CN113307570A - 3d打印生产与表面复合加强的水泥基单层模壳的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了3D打印生产与表面复合加强的水泥基单层模壳的制作方法包含以下步骤：在计算机内通过cad软件设计出要打印的水泥基单层模壳三维电子模型；利用3D打印墙体喷头将主体部分一层层打印至完成面，厚度可控制为6‑20mm间；主体部分完成后，在主体部分的内外完成面上铺设一层网格布增强材料层进行加强，根据产品强度需要进行一侧加强或者两侧加强；利用砂浆喷射喷头将水泥基增强复合材料层喷射在经过网格布增强材料层加强的主体部分一侧或两侧表面，将3D打印层包裹起来，形成复合体系。利用3D打印方式打印出水泥基的轮廓基体，由于不需要模具，所以任何曲面造型的产品都能完成且成本低。

Description

3D打印生产与表面复合加强的水泥基单层模壳的制作方法
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及3D打印生产与表面复合加强的水泥基单层模壳的制作方法。
背景技术
近年来，随着3D打印技术的不断完善，3D打印机应用在越来越多的领域，包括机械制造领域、生物医疗领域、建筑行业、考古领域、食品行业等。
传统的模具像木模、钢模等模具现场操作面太过复杂，木模具及钢模无法做到大面积曲面的效果，因为像大部分需要浇筑出来的成品并不是简单的几何形状，而且不是统一标准的造型，可能每个标准块造型，尺寸大小都不同，所以如果专门为它来做一套不可能二次重复利用的模具成本造价太高了，施工方不可能承担高额的模具费用。另外，像钢模重量过于太笨重，模具内部一些凸出来的面在产品浇筑完成后无法脱模。所以，3D打印就可以解决这个问题，它强度高，下部做一些简单的支撑即可，并且在混凝土浇筑完成后可能现场拆除及回收，二次打印模具使用。
发明内容
本发明的目的在于提供3D打印生产与表面复合加强的水泥基单层模壳的制作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：3D打印生产与表面复合加强的水泥基单层模壳的制作方法分为以下步骤：
步骤一、首先要在计算机内通过cad软件设计出要打印的水泥基单层模壳三维电子模型，包括其形状和各个尺寸；
步骤二、在与计算机连接的前提下，3D打印机会将建立好的三维图形信息进行层层分割，分割的密度与打印机以及材料有关；根据分割之后的每层平面的信息，利用3D打印墙体喷头将主体部分1一层层打印至完成面，厚度可控制为6-20mm间；
步骤三、主体部分1完成后，在主体部分1的内外完成面上铺设一层网格布增强材料层2进行加强，根据产品强度需要进行一侧加强或者两侧加强；
步骤四、利用砂浆喷射喷头将水泥基增强复合材料层3喷射在经过网格布增强材料层2加强的主体部分1一侧或两侧表面，将3D打印层包裹起来，形成复合体系。
进一步优选，所述的水泥基增强复合材料层3包含以下重量份原料：硅酸盐水泥20-25份、硅砂 20-25份、煤灰 10-20份、水 5-10份、高效减水剂0.5-1份、有机硅液体0.3-0.5份、纳米SiO2 0.5-1份、复合纤维3-5份。
进一步优选，所述的水泥基增强复合材料层3包含以下重量份原料：硅酸盐水泥22份、硅砂 22份、煤灰15份、水 8份、高效减水剂0.8份、有机硅液体0.4份、纳米SiO2 0.8份、复合纤维4份。
进一步优选，所述的复合纤维为聚乙烯醇纤维和聚丙烯纤维的混合物，且聚乙烯醇纤维和聚丙烯纤维的质量比为1:2。
现有技术相比，本发明的有益效果是：利用3D打印方式打印出水泥基的轮廓基体，由于不需要模具，所以任何曲面造型的产品都能完成；
产品打印完成后，利用喷头在基体表面喷射一层水泥基增强复合材料，内部在靠近表面完成面铺设一层网格布增强材料层进行加强，根据产品强度需要可在一侧进行加强也可在两侧进行加强。
模具使用完成后，在现场进行拆除破碎或移出来进行拆除破碎都可以，并且破碎后的回收物能够重新用于3D打印的原材料。
附图说明
图1为本发明制备的水泥基单层模壳的立体结构示意图；
图2为本发明实施例1制备的水泥基单层模壳的平面结构示意图；
图3为本发明实施例2制备的水泥基单层模壳的平面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明具体实施方式中，3D打印生产与表面复合加强的水泥基单层模壳的制作方法分为以下步骤：
步骤一、首先要在计算机内通过cad软件设计出要打印的水泥基单层模壳三维电子模型，包括其形状和各个尺寸；
步骤二、在与计算机连接的前提下，3D打印机会将建立好的三维图形信息进行层层分割，分割的密度与打印机以及材料有关；根据分割之后的每层平面的信息，利用3D打印墙体喷头将主体部分一层层打印至完成面，厚度可控制为6-20mm间；
步骤三、主体部分完成后，在主体部分的内外完成面上铺设一层网格布增强材料层进行加强，根据产品强度需要进行一侧加强或者两侧加强；
步骤四、利用砂浆喷射喷头将水泥基增强复合材料层喷射在经过网格布增强材料层加强的主体部分一侧或两侧表面，将3D打印层包裹起来，形成复合体系。
实施例1：参照图2所示，3D打印生产与表面复合加强的水泥基单层模壳的制作方法分为以下步骤：
3D打印生产与表面复合加强的水泥基单层模壳的制作方法分为以下步骤：
步骤一、首先要在计算机内通过cad软件设计出要打印的水泥基单层模壳三维电子模型，包括其形状和各个尺寸；
步骤二、在与计算机连接的前提下，3D打印机会将建立好的三维图形信息进行层层分割，分割的密度与打印机以及材料有关；根据分割之后的每层平面的信息，利用3D打印墙体喷头将主体部分一层层打印至完成面，厚度控制为6mm；
步骤三、主体部分完成后，在主体部分的内外完成面上铺设一层网格布增强材料层进行加强，根据产品强度需要进行一侧加强；
步骤四、利用砂浆喷射喷头将水泥基增强复合材料层喷射在经过网格布增强材料层加强的主体部分一侧表面，将3D打印层包裹起来，形成复合体系。
所述的水泥基增强复合材料层包含以下重量份原料：硅酸盐水泥 22份、硅砂 22份、煤灰15份、水 8份、高效减水剂0.8份、有机硅液体0.4份、纳米SiO2 0.8份、复合纤维4份。
实施例2：参照图3所示，3D打印生产与表面复合加强的水泥基单层模壳的制作方法分为以下步骤：
3D打印生产与表面复合加强的水泥基单层模壳的制作方法分为以下步骤：
步骤一、首先要在计算机内通过cad软件设计出要打印的水泥基单层模壳三维电子模型，包括其形状和各个尺寸；
步骤二、在与计算机连接的前提下，3D打印机会将建立好的三维图形信息进行层层分割，分割的密度与打印机以及材料有关；根据分割之后的每层平面的信息，利用3D打印墙体喷头将主体部分1部分一层层打印至完成面，厚度可控制为20mm间；
步骤三、主体部分完成后，在主体部分的内外完成面上铺设一层网格布增强材料层进行加强，根据产品强度需要进行两侧加强；
步骤四、利用砂浆喷射喷头将水泥基增强复合材料层喷射在经过网格布增强材料层加强的主体部分两侧表面，将3D打印层包裹起来，形成复合体系。所述的水泥基增强复合材料层包含以下重量份原料：硅酸盐水泥 20份、硅砂 20份、煤灰 10份、水 5份、高效减水剂0.5份、有机硅液体0.3份、纳米SiO2 0.5份、复合纤维3份。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.3D打印生产与表面复合加强的水泥基单层模壳的制作方法，其特征在于：具体方法分为以下步骤：
步骤一、首先要在计算机内通过cad软件设计出要打印的水泥基单层模壳三维电子模型，包括其形状和各个尺寸；
步骤二、在与计算机连接的前提下，3D打印机会将建立好的三维图形信息进行层层分割，分割的密度与打印机以及材料有关；根据分割之后的每层平面的信息，利用3D打印墙体喷头将主体部分（1）一层层打印至完成面，厚度可控制为6-20mm间；
步骤三、主体部分（1）完成后，在主体部分（1）的内外完成面上铺设一层网格布增强材料层（2）进行加强；
步骤四、利用砂浆喷射喷头将水泥基增强复合材料层（3）喷射在经过网格布增强材料层（2）加强的主体部分（1）表面，将3D打印层包裹起来，形成复合体系。
2.根据权利要求1所述的3D打印生产与表面复合加强的水泥基单层模壳的制作方法，其特征在于：所述的水泥基增强复合材料层（3）包含以下重量份原料：硅酸盐水泥 20-25份、硅砂 20-25份、煤灰 10-20份、水 5-10份、高效减水剂0.5-1份、有机硅液体0.3-0.5份、纳米SiO2 0.5-1份、复合纤维3-5份。
3.根据权利要求1所述的3D打印生产与表面复合加强的水泥基单层模壳的制作方法，其特征在于：所述的水泥基增强复合材料层（3）包含以下重量份原料：硅酸盐水泥 22份、硅砂 22份、煤灰15份、水 8份、高效减水剂0.8份、有机硅液体0.4份、纳米SiO2 0.8份、复合纤维4份。
4.根据权利要求1所述的3D打印生产与表面复合加强的水泥基单层模壳的制作方法，其特征在于：所述的复合纤维为聚乙烯醇纤维和聚丙烯纤维的混合物。
5.根据权利要求1所述的3D打印生产与表面复合加强的水泥基单层模壳的制作方法，其特征在于：所述的聚乙烯醇纤维和聚丙烯纤维的质量比为1:2。
6.根据权利要求1所述的3D打印生产与表面复合加强的水泥基单层模壳的制作方法，其特征在于：所述的步骤三中网格布增强材料层（2）根据产品强度需要进行一侧加强或者两侧加强。
7.根据权利要求1所述的3D打印生产与表面复合加强的水泥基单层模壳的制作方法，其特征在于：所述的步骤四中水泥基增强复合材料层（3）喷射在经过网格布增强材料层（2）加强的主体部分（1）表面的一侧或两侧。
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