CN105904573B - 一种基于3d打印技术的透明岩体制作方法 - Google Patents
一种基于3d打印技术的透明岩体制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105904573B CN105904573B CN201610297492.4A CN201610297492A CN105904573B CN 105904573 B CN105904573 B CN 105904573B CN 201610297492 A CN201610297492 A CN 201610297492A CN 105904573 B CN105904573 B CN 105904573B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rock mass
- slurries
- printing
- transparent
- slide rails
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
- B28B1/001—Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
Abstract
本发明所述的一种基于3D打印技术的透明岩体制作方法,通过3D打印技术,将熔融状态的石英砂材料打印制作成复杂的透明岩体三维模型,用于岩体模型试验;本发明技术方案可以精确制作不规则形状的透明岩体,不仅可以在透明岩体内部精确布置三维裂缝或节理,而且可以在透明岩体内部精确布置隧道、空洞等构建物,且所选用的天然硅石材料制备的透明岩体透明度高、均匀性好、试样性质与天然岩体相似度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种3D打印技术,具体的涉及一种基于3D打印技术的透明岩体制作方法,主要适用于岩石力学模型试验试样制备技术领域。
研究背景
岩体模型试验是研究岩体内部变形规律和机理的重要手段,对探索岩土工程问题的本质具有重要意义。传统的岩体试验技术中,人工制作的模拟天然岩体,由于受材料等因素限制而强度相对较低,同时测量元器件易受外界环境干扰,存在测量结果不够准确、不能获得连续位移场的问题。声发射技术的发展解决了岩体内部裂缝无法观测的问题,通过连续监测岩体内部发生破裂和破裂面间的摩擦滑动产生的超声波信息,分析得到岩体内部微裂纹的动态演变和岩体变形、破坏的微观机制;但是该方法仍未能实现岩体内部裂纹的可视化观测,且试验结果精度受试验噪音的影响较大。计算机层析扫描(CT扫描)、核磁共振成像技术(MRI)等试验方法,虽然可以切片式观察内部裂纹,但是由于受仪器空间限制而无法有效观测整体立体模型,也因其昂贵的费用限制了这些技术的广泛应用。近年来,相关学者利用透明的固体颗粒材料和与之折射率相匹配的孔隙液体制配成了饱和透明土,并结合数字图像处理技术实现了土体内部变形的可视化观测,同时其费用低廉,操作简便;利用透明材料制配透明岩石以研究相关岩石力学问题也有了一定的应用。
在本发明专利之前,中国发明专利“便于预置内置裂隙的非饱和树脂脆性材料及制备试件方法”(专利号:ZL200810016784.1),公开了一种利用不饱和聚酯树脂材料、过氧化甲乙酮和乙辛酸钴制备成的混合溶液在降温后凝固脱模制备透明岩体的技术方法;申请中国发明专利“高脆性透明类岩石材料试件制备方法”(申请号:201410036721.8),公开了一种利用CY-39型树脂和YS-T31型固化剂混配,然后恒温养护制备透明岩体的技术方法。这两种技术方法制备的透明岩石具有脆性好、透明度高、易于成型的特点;但是其材料所采用的原材料都主要是非饱和树脂,与天然岩体在材料上存在明显的差异。学术论文“李元海,林志斌.透明岩体相似物理模拟试验新方法研究[J].岩土工程学报,2015,37(11):2030-2039.”,公开了一种利用硅粉、液体石蜡以及正十三烷在模型槽中制配软岩的技术方法;申请中国发明专利“天然硅石材料在制作透明岩石和透明岩体中的应用”(申请号:201410747627.3),公开了一种利用天然硅石材料在高温下煅烧融化,然后在模具中自然冷却制备透明岩石的技术方法,该技术方法制备透明岩石具有材料来源广泛、透明度高、均匀性好、性质与天然岩石或岩体相似性高的特点;但是利用模具浇筑的方法存在制模麻烦、制作复杂形状困难以及浇筑过程中无法精确控制内部裂缝或者布置构建物等问题。
因此,针对目前透明岩石或岩体模型制作方法中存在的不足与缺陷,结合3D打印技术和熔融石英砂颗粒材料,开发一种可以制作不规则形状的透明岩体、且在岩体内部精确布置三维裂缝或节理、隧道、空洞等构建物的技术方案,显得尤为重要。
发明内容
发明目的:本发明的目的在于克服上述不足和缺陷,解决常规透明岩(石)体模型制备过程中,无法制作不规则复杂形状、无法精确布置内部三维裂缝或布置隧道、空洞等构建物的问题,提出一种基于3D打印技术的透明岩体制作方法,通过3D打印技术,精确制作不规则形状的透明岩体,不仅可以在透明岩体内部精确布置三维裂缝或节理,而且可以在透明岩体内部精确布置隧道、空洞等构建物。
为实现上述技术目的,本发明提出一种基于3D打印技术的透明岩体制作方法包括如下步骤:
(1)制备熔融浆液:对天然硅石材料依次进行筛选、熔融、破碎、酸洗以及水洗工艺步骤,挑选得到粒径在2~3mm之间的高纯度石英颗粒,将石英颗粒放入高温烧结炉中,在1600℃~2000℃下煅烧12~24小时得到熔融状态的浆液;
(2)设计透明岩体三维模型:参照真实物理模型,利用计算机3D建模软件,建立缩尺的含三维裂隙或节理或构建物的不规则形状透明岩体三维模型;所述的透明岩体三维模型包括透明岩体的整体轮廓以及透明岩体内部裂纹或节理的长度、走向和宽度;所述的构建物为不同走向、长度以及截面形状尺寸的隧道或周围含裂缝的隧道或1~2条交叉隧道或含有溶洞的不规则形状地基;
(3)搭建3D打印装置:3D打印装置包括计算机控制系统、制作承台、模型槽、移动系统、打印系统以及熔融系统,所述计算机控制系统包括计算机和数据线,计算机通过数据线与移动系统、打印系统以及熔融系统相连接;所述制作承台用于支撑所述模型槽;所述移动系统用于将打印装置精确定位在预打印位置的上方;所述熔融系统由熔融装置和浆液输送管组成,所述熔融装置为多组高温烧结炉,所述熔融装置通过数据线与计算机相连,所述计算机可以控制熔融装置内的温度;同时所述熔融装置通过浆液输送管与浆液储备槽相连,从而向浆液储备槽输送浆液;所述打印系统由浆液储备槽、打印喷头以及冷却装置组成,浆液储备槽通过浆液输送管与熔融装置相连接,所述打印喷头和冷却装置并排设置于所述浆液储备槽的下方;
(4)打印透明岩体:将绘制得到的透明岩体三维模型转化为三维坐标,根据三维坐标调整熔融装置与模型槽的相对位置、通过控制移动系统将打印装置精确定位在预打印位置的上方;定位完成后,熔融装置通过浆液输送管将熔融石英砂浆液输送至浆液储备槽;浆液储备槽下方的打印喷头将熔融石英砂浆液喷射到预打印的位置,打印喷头旁边的冷却装置及时将喷射完成的熔融石英砂浆液冷却凝固;打印完成后控制移动系统,将打印装置精确定位在另一处预打印位置的上方,重复上述步骤;打印至节理或裂缝的地方,采用熔融装置中另一组高温烧结炉向浆液储备槽供给彩色石英浆液或彩色黏土或硅藻土或陶瓷布进行打印;重复以上步骤,直至打印完成;
(5)养护成型:打印施工完成后,在室温条件下冷却成型得到透明岩体。
其中,所述透明岩体的形状为表面形状不规则的台体;或者为含有潜在破坏面的边坡;或者含有不规则形状地下溶洞的地基;所述透明岩体的材料为熔融石英砂。
所述节理或裂纹的材料为耐高温的彩色、片状石英;或者耐高温的彩色、片状黏土;或者硅藻土;或者陶瓷布;其形式为模拟天然岩体的分布形式。
所述计算机3D建模软件为AutoCAD、3Dmax、ProE、UG或Solidworks中的任意一种。
具体地,所述移动系统包括环向滑轨、Z1滑轨、Z2滑轨、X滑轨以及位移装置,所述环向滑轨设置于制作承台的四周并固定在制作承台的支撑腿上;所述Z1滑轨垂直于制作承台的表面并与X滑轨垂向连接;所述Z2滑轨与所述Z1滑轨平行并固定于X滑轨上,所述环向滑轨与Z1滑轨、Z1滑轨与X滑轨、X滑轨与Z2滑轨之间均通过移动装置相连接。
优选地,所述环向滑轨的边角位置做圆弧处理,方便移动装置的移动,其材料为铝合金或钢材;所述Z1滑轨和Z2滑轨的长度根据模型槽的高度确定,材料为铝合金或钢材;所述X滑轨的长度根据模型槽的宽度确定,材料为铝合金或钢材。
熔融装置的每个高温烧结炉的最高温度可达2500~3000℃,其炉膛为直径150mm、高度200mm的圆柱桶,其材料为耐超高温金属或石墨。
所述浆液输送管的直径根据熔融装置出液端口尺寸确定,材料为耐超高温金属或石墨;所述打印喷头的出浆口为圆形,出浆口孔径根据打印速度要求确定,材料为耐超高温金属或石墨。
所述制作承台的尺寸与打印模型的尺寸相适应,材料为有机玻璃或钢化玻璃或钢材;所述模型槽为四周及底部密封、上部开口的长方体外壳,材料为有机玻璃或钢化玻璃或钢材;所述浆液储备槽为含有出气孔的密封长方体空腔,材料为耐超高温金属或石墨。
在一个实施方案中,所述透明岩体的形状为下底为100~200mm、上底为70~150mm、高为100~200mm、长为200~300mm的不规则表面形状的台体;或者为长为900~1500mm、宽为400~600mm、高度为300~500mm、坡比为1:1~1:4的含有潜在破坏面的边坡;或者长为1000~2000mm、宽为800~1600mm、高度为600~1200mm的含有不规则形状地下溶洞的地基;所述制作承台长为2~4m、宽为1.5~2.5m、高度为1~1.5m;所述模型槽长为1~3m、宽为1~2m、高度为1~2m;所述环向滑轨为2.5~4.5m、宽为2~3m、直径为3~5mm的矩形;所述浆液储备槽的边长为50~80mm,高度为60~90mm;所述打印喷头的出浆口孔径为2~3mm。对应地,Z1滑轨和Z2滑轨长度为1.5~2.5m、直径为3~5mm,X滑轨长度为1.5~2.5m、直径为3~5mm。
本发明的优点和效果在于:天然硅石材料制备的透明岩体透明度高、均匀性好、试样性质与天然岩体相似度高;通过3D打印技术可以制作一些造型复杂的不规则形状模型,可以精确布置三维裂缝或节理或周围含裂缝的隧道构建物,这些是常规制作方法所无法达到的,对研究含构建物岩体工程特性具有重要意义。
附图说明:
图1为本发明3D打印装置布置示意图;
图2为本发明含三维裂隙的透明岩体示意图;
图3为本发明含潜在滑动面的透明岩质边坡示意图;
图4为本发明含地下溶洞的不平整表面透明岩体地基示意图。
其中,1为计算机,2为数据线,3为试验承台(即制作承台),4为模型槽,5为环向滑轨,6为Z1滑轨,7为Z2滑轨,8为X滑轨,9为移动装置,10为熔融装置,11为浆液输送管,12为浆液储备槽,13为打印喷头,14为冷却装置,15为打印中的岩质边坡,16为含三维裂隙的透明岩体,17为三维裂缝,18为含潜在滑动面的岩质边坡(即透明岩石边坡),19为滑动面,20为节理,21为模型缺口,22为含地下溶洞的不平整表面透明岩体地基,23为地下溶洞,24为基础。
具体实施方式
以下结合附图详细叙述本发明的具体实施方式,本发明专利的保护范围并不仅仅局限于本实施方式的描述。
由图1~图4所示,一种基于3D打印技术的透明岩体制作方法,所用装置由计算机1,数据线2,试验承台3,模型槽4,环向滑轨5,Z1滑轨6,Z2滑轨7,X滑轨8,移动装置9,熔融装置10,浆液输送管11,浆液储备槽12,打印喷头13,冷却装置14和模型缺口21组成。该装置可以打印岩质边坡15,含三维裂隙17的透明岩体16,含潜在滑动面19或节理20的岩质边坡15,含地下溶洞23和基础24的不平整表面透明岩体地基22。
实施例1:含三维裂隙的透明岩体。
首先,需要制备熔融石英砂浆液:对天然硅石材料依次进行筛选、熔融、破碎、酸洗以及水洗等工艺步骤,挑选得到粒径在2~3mm之间的高纯度石英颗粒,将石英颗粒放入最高温度在2000℃以上的熔融装置10中(本实施例中熔融装置10为石墨烧结炉,其最高温度可达2500℃),在2000℃超高温下煅烧24小时得到熔融状态的石英砂浆液。
在制备熔融石英砂浆液的过程中,进行岩体三维模型的设计和3D打印装置的搭建。岩体的三维模型可利用AutoCAD、3Dmax、ProE、UG或Solidworks等计算机3D建模软件进行构建(本实施例选用Solidworks),设计含三维裂缝透明岩体16的形状、尺寸以及三维裂缝17的长度、走向、宽度和在透明岩体16中的分布位置;透明岩体16为下底为100~200mm(本实施例为150mm)、上底为70~150mm(本实施例为100mm)、高为100~200mm(本实施例为150mm)、长为200~300mm(本实施例为250mm)的不规则表面形状的台体;三维裂缝17的长度、走向、宽度和在透明岩体16中的分布位置参照天然岩石的分布规律随机生成。
搭建3D打印装置需要制作一长为3m、宽为2m、高度为1.5m的钢化玻璃制作承台3,在制作承台3上放置一长为2m、宽为1.5m、高度为1m的四周及底部密封、上部开口的钢化玻璃模型槽4;将长为3.5m、宽为2.5m、直径5mm的铝合金环向滑轨5固定在制作承台3的支撑腿上,其边角位置做圆弧处理,方便移动装置的移动;长度为2m、直径为4mm的铝合金Z1滑轨6通过移动装置9与环向滑轨5连接,长度为2m、直径为4mm的铝合金X滑轨8通过移动装置9与Z1滑轨6连接,长度为1m、直径为4mm的铝合金Z2滑轨7通过移动装置9与X滑轨8连接;Z2滑轨7的下方连接有边长为60mm、高度为80mm的含出气孔的密封长方体浆液储备槽12;浆液储备槽12下方设有孔径2mm的耐超高温石墨打印喷头13和冷却装置14;通过直径为6分的浆液输送管11将熔融装置10和浆液储备槽12进行连接;最后将移动装置9、熔融装置10、打印喷头13和冷却装置14通过数据线2连接到计算机1就搭建完成了一套3D打印装置。
透明岩体三维模型设计完成以及3D打印装置搭建完成后,熔融石英砂浆液也制备完成,下面进行透明岩体的打印:将绘制得到的透明岩体三维立体模型转化为三维坐标,根据三维坐标调整熔融装置10与模型槽4的相对位置、通过控制移动装置9的滑动将打印装置13精确定位在预打印位置的上方;定位完成后,熔融装置10通过浆液输送管11将熔融石英砂浆液输送至浆液储备槽12;浆液储备槽12下方的打印喷头13将熔融石英砂浆液喷射到预打印的位置,打印喷头旁边的冷却装置14及时将喷射完成的熔融石英砂浆液冷却凝固;打印完成后控制移动装置9,将打印喷头13精确定位在另一处预打印位置的上方,重复上述步骤;打印至节理或裂缝的地方,采用熔融装置10中另一组高温烧结炉向浆液储备槽12供给彩色石英浆液进行打印;重复上述步骤,直至打印完成。
打印施工完成后,在室温条件下冷却成型得到透明岩体16。
实施例2:含潜在滑动面的透明岩质边坡
对天然硅石材料依次进行筛选、熔融、破碎、酸洗以及水洗等工艺步骤,挑选得到粒径在2~3mm之间的高纯度石英颗粒,将石英颗粒放入最高温度在2500~3000℃的熔融装置10中(本实施例中熔融装置10为石墨烧结炉,其最高温度可达2500℃),在2000℃超高温下煅烧24小时得到熔融状态的石英砂浆液。
在制备熔融石英砂浆液的过程中,进行透明岩体三维模型的设计和3D打印装置的搭建。利用3D设计软件Solidworks设计透明岩石边坡的三维模型,设计含透明岩石边坡18的形状、尺寸以及潜在滑动面19的长度、走向、宽度和在透明岩石边坡18中的分布位置;透明岩石边坡18为长为900~1500mm、宽为400~600mm、高度为300~500mm(本实施例为长1200mm、宽600mm、高度400),坡比为1:1~1:4(本实施例为1:3)的含有潜在破坏面的不规则表面形状的边坡;潜在滑动面19为宽600mm,贯穿透明岩石边坡18的圆弧滑动面,从透明岩石边坡18顶部开始,一直延伸至透明岩石边坡高度100mm处。
搭建3D打印装置需要制作一长为3m、宽为2m、高度为1.5m的钢化玻璃制作承台3,在制作承台3上放置一长为2m、宽为1.5m、高度为1m的四周及底部密封、上部开口的钢化玻璃模型槽4;将长为3.5m、宽为2.5m、直径5mm的铝合金环向滑轨5固定在制作承台3的支撑腿上,其边角位置做圆弧处理,方便移动装置的移动;长度为2m、直径为4mm的铝合金Z1滑轨6通过移动装置9与环向滑轨5连接,长度为2m、直径为4mm的铝合金X滑轨8通过移动装置9与Z1滑轨6连接,长度为1m、直径为4mm的铝合金Z2滑轨7通过移动装置9与X滑轨8连接;Z2滑轨7的下方连接有边长为60mm、高度为80mm的含出气孔的密封长方体浆液储备槽12;浆液储备槽12下方设有孔径2mm的耐超高温石墨打印喷头13和冷却装置14;通过直径为6分的浆液输送管11将熔融装置10和浆液储备槽12进行连接;最后将移动装置9、熔融装置10、打印喷头13和冷却装置14通过数据线2连接到计算机1就搭建完成了一套3D打印装置。
透明岩体三维模型设计完成以及3D打印装置搭建完成后,熔融石英砂浆液也制备完成,下面进行透明岩体的打印:将绘制得到的透明岩体三维立体模型转化为三维坐标,根据三维坐标调整熔融装置10与模型槽4的相对位置、通过控制移动装置9的滑动将打印装置13精确定位在预打印位置的上方;定位完成后,熔融装置10通过浆液输送管11将熔融石英砂浆液输送至浆液储备槽12;浆液储备槽12下方的打印喷头13将熔融石英砂浆液喷射到预打印的位置,打印喷头旁边的冷却装置14及时将喷射完成的熔融石英砂浆液冷却凝固;打印完成后控制移动装置9,将打印喷头13精确定位在另一处预打印位置的上方,重复上述步骤;打印至节理或裂缝以及潜在滑动面19的地方,采用熔融装置10中另一组高温烧结炉向浆液储备槽12供给彩色石英浆液进行打印;重复上述步骤,直至打印完成。
打印施工完成后,在室温条件下冷却成型得到透明岩石边坡18。
实施例3:含地下溶洞的不平整表面透明岩体地基
设计长为1000~2000mm、宽为800~1600mm、高度为600~1200mm(本实施例长为1000mm、宽为800mm、高度为600mm)的含有不规则形状地下溶洞的地基三维模型;打印步骤同实施例1。
本发明利用天然硅石材料制备的透明岩体透明度高、均匀性好、试样性质与天然岩体相似度高;通过3D打印技术可以制作一些造型复杂的不规则形状模型,可以精确布置三维裂缝或节理或周围含裂缝的隧道构建物,这些是常规制作方法所无法达到的,对研究含构建物岩体工程特性具有重要意义。
Claims (9)
1.一种基于3D打印技术的透明岩体制作方法,其技术特征在于,包括以下步骤:
(1)制备熔融浆液:对天然硅石材料依次进行筛选、熔融、破碎、酸洗以及水洗工艺步骤,挑选得到粒径在2~3mm之间的高纯度石英颗粒,将石英颗粒放入高温烧结炉中,在1600℃~2000℃下煅烧12~24小时得到熔融状态的浆液;
(2)设计透明岩体三维模型:参照真实物理模型,利用计算机3D建模软件,建立缩尺的含三维裂隙或节理或构建物的不规则形状透明岩体三维模型;所述的透明岩体三维模型包括透明岩体的整体轮廓以及透明岩体内部裂纹或节理的长度、走向和宽度;所述的构建物为不同走向、长度以及截面形状尺寸的隧道或周围含裂缝的隧道或1~2条交叉隧道或含有溶洞的不规则形状地基;
(3)搭建3D打印装置:3D打印装置包括计算机控制系统、制作承台、模型槽、移动系统、打印系统以及熔融系统,所述计算机控制系统包括计算机和数据线,计算机通过数据线与移动系统、打印系统以及熔融系统相连接;所述制作承台用于支撑所述模型槽;所述移动系统用于将打印装置精确定位在预打印位置的上方;所述熔融系统由熔融装置和浆液输送管组成,所述熔融装置为多组高温烧结炉,所述熔融装置通过数据线与计算机相连,所述计算机可以控制熔融装置内的温度;同时所述熔融装置通过浆液输送管与浆液储备槽相连,从而向浆液储备槽输送浆液;所述打印系统由浆液储备槽、打印喷头以及冷却装置组成,浆液储备槽通过浆液输送管与熔融装置相连接,所述打印喷头和冷却装置并排设置于所述浆液储备槽的下方;
(4)打印透明岩体:将绘制得到的透明岩体三维模型转化为三维坐标,根据三维坐标调整熔融装置与模型槽的相对位置、通过控制移动系统将打印装置精确定位在预打印位置的上方;定位完成后,熔融装置通过浆液输送管将熔融石英砂浆液输送至浆液储备槽;浆液储备槽下方的打印喷头将熔融石英砂浆液喷射到预打印的位置,打印喷头旁边的冷却装置及时将喷射完成的熔融石英砂浆液冷却凝固;打印完成后控制移动系统,将打印装置精确定位在另一处预打印位置的上方,重复上述步骤;打印至节理或裂缝的地方,采用熔融装置中另一组高温烧结炉向浆液储备槽供给彩色石英浆液或彩色黏土或硅藻土或陶瓷布进行打印;重复以上步骤,直至打印完成;
(5)养护成型:打印施工完成后,在室温条件下冷却成型得到透明岩体,其中,所述移动系统包括环向滑轨、Z1滑轨、Z2滑轨、X滑轨以及位移装置,所述环向滑轨设置于制作承台的四周并固定在制作承台的支撑腿上;所述Z1滑轨垂直于制作承台的表面并与X滑轨垂向连接;所述Z2滑轨与所述Z1滑轨平行并固定于X滑轨上,所述环向滑轨与Z1滑轨、Z1滑轨与X滑轨、X滑轨与Z2滑轨之间均通过移动装置相连接。
2.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的透明岩体制作方法,其特征在于,透明岩体的形状为表面形状不规则的台体;或者为含有潜在破坏面的边坡;或者含有不规则形状地下溶洞的地基;所述透明岩体的材料为熔融石英砂。
3.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的透明岩体制作方法,其特征在于,所述节理或裂纹的材料为耐高温的彩色、片状石英;或者耐高温的彩色、片状黏土;或者硅藻土;或者陶瓷布;其形式为模拟天然岩体的分布形式。
4.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的透明岩体制作方法,其特征在于,所述计算机3D建模软件为AutoCAD、3Dmax、ProE、UG或Solidworks中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的透明岩体制作方法,其特征在于,所述环向滑轨的边角位置做圆弧处理,方便移动装置的移动,其材料为铝合金或钢材;所述Z1滑轨和Z2滑轨的长度根据模型槽的高度确定,材料为铝合金或钢材;所述X滑轨的长度根据模型槽的宽度确定,材料为铝合金或钢材。
6.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的透明岩体制作方法,其特征在于,每个高温烧结炉的最高温度可达2500~3000℃,其炉膛为直径150mm、高度200mm的圆柱桶,其材料为耐超高温金属或石墨。
7.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的透明岩体制作方法,其特征在于,所述浆液输送管的直径根据熔融装置出液端口尺寸确定,材料为耐超高温金属或石墨;所述打印喷头的出浆口为圆形,出浆口孔径根据打印速度要求确定,材料为耐超高温金属或石墨。
8.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的透明岩体制作方法,其特征在于,所述制作承台的尺寸与打印模型的尺寸相适应,材料为有机玻璃或钢化玻璃或钢材;所述模型槽为四周及底部密封、上部开口的长方体外壳,材料为有机玻璃或钢化玻璃或钢材;所述浆液储备槽为含有出气孔的密封长方体空腔,材料为耐超高温金属或石墨。
9.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的透明岩体制作方法,其特征在于,所述透明岩体的形状为下底为100~200mm、上底为70~150mm、高为100~200mm、长为200~300mm的表面形状不规则的台体;或者为长为900~1500mm、宽为400~600mm、高度为300~500mm、坡比为1:1~1:4的含有潜在破坏面的边坡;或者长为1000~2000mm、宽为800~1600mm、高度为600~1200mm的含有不规则形状地下溶洞的地基;所述制作承台长为2~4m、宽为1.5~2.5m、高度为1~1.5m;所述模型槽长为1~3m、宽为1~2m、高度为1~2m;所述环向滑轨为2.5~4.5m、宽为2~3m、直径为3~5mm的矩形;所述浆液储备槽的边长为50~80mm,高度为60~90mm;所述打印喷头的出浆口孔径为2~3mm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610297492.4A CN105904573B (zh) | 2016-05-06 | 2016-05-06 | 一种基于3d打印技术的透明岩体制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610297492.4A CN105904573B (zh) | 2016-05-06 | 2016-05-06 | 一种基于3d打印技术的透明岩体制作方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105904573A CN105904573A (zh) | 2016-08-31 |
CN105904573B true CN105904573B (zh) | 2018-02-06 |
Family
ID=56747940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610297492.4A Active CN105904573B (zh) | 2016-05-06 | 2016-05-06 | 一种基于3d打印技术的透明岩体制作方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105904573B (zh) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106018038A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-10-12 | 中国地质大学(武汉) | 一种滑坡物理模型的制造方法及装置 |
CN107806339B (zh) * | 2016-09-08 | 2020-10-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种压裂裂缝导流能力实验方法 |
CN106447776A (zh) * | 2016-09-22 | 2017-02-22 | 北京科技大学 | 基于3d打印制作的复杂裂隙岩体物理模型及建模方法 |
CN107972264B (zh) * | 2016-10-24 | 2019-12-13 | 三纬国际立体列印科技股份有限公司 | 以打印条实现的3d打印方法及其打印成品 |
CN106746897B (zh) * | 2016-12-07 | 2019-09-17 | 中国地质大学(武汉) | 一种喷射増材成型岩土模型材料及其制备方法 |
CN109822888A (zh) * | 2017-11-23 | 2019-05-31 | 北京德瑞工贸有限公司 | 一种基于3d打印技术的微流体渗流机理研究标准模型的制造及封装工艺 |
CN108252336B (zh) * | 2018-02-01 | 2019-12-24 | 重庆大学 | 一种由3d打印技术构建非连续体三维边坡室内模型试验的方法 |
CN108760477B (zh) * | 2018-05-31 | 2020-01-17 | 中国地质大学(武汉) | 一种实现岩石节理颗粒充填物精准定位的夹具和方法 |
CN109541134A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-03-29 | 重庆大学 | 一种基于3d打印透明土颗粒材料的透明土及其配制方法 |
CN110126058B (zh) * | 2019-05-20 | 2020-10-09 | 重庆大学 | 一种基于ct可视化和3d打印的岩样制备方法 |
CN110441122B (zh) * | 2019-07-29 | 2021-06-11 | 中国矿业大学 | 基于3d打印的标准节理锚固试块模具制作及操作方法 |
CN110608933B (zh) * | 2019-09-26 | 2020-11-13 | 长安大学 | 一种基于3d打印的可渗透岩体的制备方法 |
CN110685301B (zh) | 2019-09-30 | 2020-09-25 | 西南交通大学 | 一种用于高陡边坡滚石试验的任意外形装配式试块 |
CN111168898B (zh) * | 2020-01-17 | 2021-08-31 | 三峡大学 | 一种利用磁流体及热固性树脂材料制作模拟贯通节理面粗糙度模具的装置及方法 |
CN113510821A (zh) * | 2021-06-03 | 2021-10-19 | 河海大学 | 一种利用河湖底泥3d打印免烧砖的装置及制作方法 |
CN115464744A (zh) * | 2022-09-05 | 2022-12-13 | 东北石油大学 | 一种基于3d打印的岩石微断层相似模型的制作方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101289572B (zh) * | 2008-06-16 | 2011-11-23 | 山东大学 | 便于预置内置裂隙的非饱和树脂脆性材料及制备试件方法 |
CN102230856B (zh) * | 2011-03-21 | 2013-08-21 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 一种用于高含冰冻土试样的制备方法 |
CN103773056B (zh) * | 2014-01-24 | 2015-11-18 | 山东大学 | 高脆性透明类岩石材料试件制备方法 |
EP3122542B1 (en) * | 2014-03-28 | 2019-06-05 | Ez Print, LLC | 3d print bed having permanent coating |
CN103969099A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-08-06 | 河海大学 | 一种人工合成透明土材料的制配方法 |
CN103926125A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-16 | 湖南城市学院 | 含氟聚合物在配制透明冻土中的应用及所制的透明冻土和生产方法 |
US9782934B2 (en) * | 2014-05-13 | 2017-10-10 | Autodesk, Inc. | 3D print adhesion reduction during cure process |
CN104502180B (zh) * | 2014-12-09 | 2017-05-24 | 河海大学 | 天然硅石材料在制作透明岩石和透明岩体中的应用 |
CN105401724A (zh) * | 2015-10-13 | 2016-03-16 | 南京师范大学 | 实现建筑打印的悬挑部分的打印成型方法 |
-
2016
- 2016-05-06 CN CN201610297492.4A patent/CN105904573B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105904573A (zh) | 2016-08-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105904573B (zh) | 一种基于3d打印技术的透明岩体制作方法 | |
Zhang et al. | Plastic shrinkage and cracking of 3D printed mortar with recycled sand | |
CN107478800B (zh) | 重力浇铸模拟试验台 | |
CN107084868B (zh) | 一种基于3d打印技术的溶洞制备方法与装置 | |
CN101781931A (zh) | 大体积混凝土承台冬季一次性浇注施工方法 | |
US11644402B2 (en) | Simulation device for preferential flow of fissured-porous dual-permeability media and experimental method | |
CN104833556B (zh) | 裂隙网络岩体试样的制作方法及其制样模具 | |
CN104833555B (zh) | 断续充填裂隙岩石试样模型的制作方法 | |
CN109211666B (zh) | 基于ct扫描的预测应力加载条件下煤体渗透率的方法 | |
CN107989634A (zh) | 一种隧道衬砌台车混凝土浇注信息化监控体系 | |
CN104764643A (zh) | 一种含自然结构面的耦合剪切试样制作方法 | |
CN106836808A (zh) | 自密实大体积混凝土施工方法 | |
CN105890950A (zh) | 一种模拟含随机、非随机裂隙或孔洞透明材料制作方法 | |
CN102053026A (zh) | 碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的制作材料和方法 | |
CN104764745A (zh) | 一种可直接观测内部变形的岩体模型物理试验方法 | |
Allegretta et al. | The effect of temper on the thermal conductivity of traditional ceramics: nature, percentage and granulometry | |
CN104318023B (zh) | 一种基于模拟的单晶叶片型壳局部加厚控制杂晶缺陷的方法 | |
CN104550730A (zh) | 一种石膏型铸造工艺 | |
CN105946090B (zh) | 3d打印隧道或采空区上方桩基模型试验装置及打印方法 | |
CN110320122B (zh) | 岩石矿物磨蚀度精准检测方法 | |
CN102323396A (zh) | 大体积混凝土实体模拟试验装置及其试验施工方法 | |
Lü et al. | Properties of hybrid fibre reinforced shell for investment casting | |
CN109253910A (zh) | 基于3d打印技术制备人造岩心的方法及人造岩心成品 | |
Fan et al. | Evaluation of the morphology and pore characteristics of silica refractory using X-ray computed tomography | |
CN207366545U (zh) | 重力浇铸模拟试验台 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |