CN110126057B - 变电站3d建筑打印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变电站3D建筑打印方法，其特征在于包括如下步骤：步骤S1,根据变电站建筑的CAD图纸，在电脑上采用BIM技术进行建模；步骤S2,将绘制完成的BIM模型导入3D打印机，采用逐层打印、堆叠成型的模式进行实体打印；步骤S3,将成品置于通风良好之处，进行静置保养。本发明采用3D打印技术可以使设计师不需考虑设计形态的复杂、也无需考虑生产工艺所涉及的问题，任何难易程度的形体均能通过3D打印机进行实现。
Description
技术领域
本发明涉及电力施工技术领域，尤其是变电站建筑施工技术。
背景技术
当前的变电站建设存在以下问题：
(一)传统变电站采用钢筋混凝土结构，施工工序有混凝土预拌、浇捣养护、模板安装拆除，垫层制作浇筑、钢筋运输绑扎等，工作繁复，人工消耗大，所需周期长。此外，混凝土结构的施工养护受作业人员的水平及天气影响较大，建设质量及工期不易固定，而且浇筑搬运容易造成环境污染。随着老龄化社会的加速到来，传统建筑行业依靠农民工的现状难以为继。
(二)相比传统变电站的钢混结构土建工程，装配式集成变电站由于采用工厂化加工、标准化生产、模块化生产、模块化组合，具有施工周期短、现场作业少、质量标准好、环保便捷等特点。但是装配式变电站的构件在工厂加工时，需要制作专用模具，而模具的费用非常高昂。如果不是大批量、标准化生产，模具制作的费用将导致变电站投资显著增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种变电站3D建筑打印方法，降低变电站建筑成本，加快施工进度。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：变电站3D建筑打印方法，包括如下步骤：
步骤S1,根据变电站建筑的CAD图纸，在电脑上采用BIM技术进行建模；
步骤S2,将绘制完成的BIM模型导入3D打印机，采用逐层打印、堆叠成型的模式进行实体打印；
步骤S3,将成品置于通风良好之处，进行静置保养。
可选的，打印步骤为：定位3D打印机在读取设计文件横截面数据的指令下，一旦打印机固件读取文件时，将直接计算出打印的路径和动作；随后沉积材料的打印头沿水平或者垂直方向移动，沉积第一层的时候，打印头先勾勒出物体的外轮廓，当第一层打印完成后，3D打印机打印头会返回执行下一层打印；当第二层打印后，打印头再次返回，并在第二层之上形成更厚一层的薄层，依次往复，在交替打印下，打印头来回反复扫描加以填充轮廓。
可选的，3D建筑打印采用的材料为水泥油墨。
可选的，3D建筑的墙体为空心结构。
可选的，在打印弯面处表面存在粗糙现象时，对表面进行打磨处理。
本发明采用上述技术方案，具有如下技术效果：
1、3D打印机是遵循着加法堆积的原则，在不需要机械加工及模具的前提下，能够直接智能的将计算机图形数据转化为任意形状的物体，从而实现设计、制造一体化的运作模式。当打印文件被输入3D打印系统后，机内装有的液体、水泥油墨等打印所具备的材料就会随系统打印喷头在工作台进行一层层的堆积的方式建立最终的模型。3D打印机通过此技术可以使设计师不需考虑设计形态的复杂、也无需考虑生产工艺所涉及的问题，任何难易程度的形体均能通过3D打印机进行实现。
2、对水泥油墨、PLA材料、ABS材料、HIPS材料、PA材料、树脂等进行比对和选择，最终选择了水泥油墨进行打印。水泥油墨以高标号水泥与玻璃纤维为主，依靠打印机设备连续线性挤出式打印而成，与传统建筑无异，甚至比传统钢混建筑强度更强；空心的墙体不但大大减轻了建筑本身的重量，更使得建筑商在其空空的“腹中”填充保温材料，让墙体成为整体的自保温墙体。
本发明的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中进行详细的说明。
具体实施方式
变电站的构建筑物有主控楼、继保室、开关室、围墙、电缆沟、道路消防小室、雨水井、保护帽等。其中消防小室，是站内一个独立小房间，长宽高分别为2.5米、2.5米、2.8米，重量为3吨左右，仅作为存放消防器材、砂子使用，不会对站内主要电气设备及人身产生危害，因此适宜进行3D打印。
变电站3D建筑打印方法，包括如下步骤：
步骤S1,根据变电站建筑的CAD图纸，在电脑上采用BIM技术进行建模；
可以从建模的美观度、现场使用情况、运输情况、吊装方便等各个角度进行综合考虑，对图纸进行了优化。
步骤S2,将绘制完成的BIM模型导入3D打印机，采用逐层打印、堆叠成型的模式进行实体打印；
打印步骤为定位3D打印机在读取设计文件横截面数据的指令下，一旦打印机固件读取文件时，将直接计算出打印的路径和动作；随后沉积材料的打印头沿水平或者垂直方向移动，沉积第一层的时候，打印头先勾勒出物体的外轮廓，当第一层打印完成后，3D打印机打印头会返回执行下一层打印；当第二层打印后，打印头再次返回，并在第二层之上形成更厚一层的薄层，依次往复，在交替打印下，打印头来回反复扫描加以填充轮廓。该过程可描绘出打印物体的每个横截面，持续三天后后完成最终三维物体的打印。
当建筑物在3D打印的过程中，出现了有瑕疵的现象，对此在时间允许的情况下，进行了重新打印；在遇到打印弯面处时，表面会存在粗糙的现象，为了避免这种情况的产生，并对其表面进行打磨处理使其变得光滑，以符合标准工艺的要求。
步骤S3,将成品置于通风良好之处，进行静置保养。
在完成保养期后，水泥已达到足够强度后，装车运输，并直达变电站现场。现场作业人员用吊机，吊装至预留位置，完成固定。
其中材料的选择，最主要的依据在于该材料的使用性能标准是否符合所设计与建造需要达到的标准和效果，其次是对材料的工艺性能的把控和选择，主要性能包括：压力加工、强度、硬度、防水、防裂、抗风化接等多种性能，其加工工艺的性能优劣直接影响着最终设计作品建造后所呈现的效果。所以，材料的工艺性能是对于选材时的关键及重要原因之一；最后需要考虑的则是材料的经济性能，在材料类似属性和效果的前提下，材料的成本价格则是考虑选材的最终因素。在选取3D打印可以选用的材料中，水泥油墨、PLA材料、ABS材料、HIPS材料、PA材料、树脂等进行比对和选择，最终选择了水泥油墨进行打印。其以高标号水泥与玻璃纤维为主，依靠打印机设备连续线性挤出式打印而成，与传统建筑无异，甚至比传统钢混建筑强度更强；空心的墙体不但大大减轻了建筑本身的重量，更使得建筑商在其空空的“腹中”填充保温材料，让墙体成为整体的自保温墙体。
3D建筑打印技术，通过机器设备自动智能地打印出达到建筑建设标准的建筑构件技术。该技术与传统建筑相比，不需要数量庞大的建筑施工队伍以及繁琐费事的模版支护和拆卸，高效的喷筑式一体化集成施工，可以有效提高生产效率；现场作业仅需一台吊机与4名作业人员，10分钟就完成工作。而传统作业则需要10名工人，在15个工作日内才能完成，有效地减少了人工费用。
与常规装配式变电站相比，3D建筑打印技术可以省去工厂模具制作的巨额开支，以消防小室为例，仅工厂模具制作费用就需要150万，通过3D打印，省去了模具费，可以有效降低建设成本，还可以实现建筑个性化。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (1)
1.变电站3D建筑打印方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤S1,根据变电站建筑的CAD图纸，在电脑上采用BIM技术进行建模；
步骤S2,将绘制完成的BIM模型导入3D打印机，采用逐层打印、堆叠成型的模式进行实体打印；
步骤S3,将成品置于通风良好之处，进行静置保养；
打印步骤为：定位3D打印机在读取设计文件横截面数据的指令下，一旦打印机固件读取文件时，将直接计算出打印的路径和动作；随后沉积材料的打印头沿水平或者垂直方向移动，沉积第一层的时候，打印头先勾勒出物体的外轮廓，当第一层打印完成后，3D打印机打印头会返回执行下一层打印；当第二层打印后，打印头再次返回，并在第二层之上形成更厚一层的薄层，依次往复，在交替打印下，打印头来回反复扫描加以填充轮廓；3D建筑打印采用的材料为水泥油墨，3D建筑的墙体为空心结构，在打印弯面处表面存在粗糙现象时，对表面进行打磨处理。
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