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• 3D建筑打印技术新发展——能否达到地下工程的使用要求？

      3D建筑打印技术因无需建筑模板、作业过程高度自动化的特点，可以在实际应用中有效缩短工期，降低成本，并实现传统建筑无法达成的设计。多项相关技术的发展，使地下工程领域拥有了大规模运用3D建筑打印技术的可能性。

  材料改进

      英国HS2工程的Atlas Road项目和Euston车站项目都试验性地使用了名为“Printfrastructure”的3D建筑打印技术。该技术所用的打印材料为石墨烯增强混凝土，这种混凝土中含有由石墨烯构成的微小股线，可对混凝土结构进行补强，部分取代传统的钢筋。

      预编程的机器人可以打印出具有独特内部格子结构的石墨烯增强混凝土构件，这不仅可以减少所需混凝土的数量，还加快了施工速度。此外，3D建筑打印技术可以在现场直接制造构件，可以节省预制构件的运输开支。

      目前，Printfrastructure已经成功为HS2项目完成了试验性的构件打印。该打印件通过了CAT3检查，并将进行安装。试验中，现场工作人员的安全帽上都安装了便携传感器，用于记录活动轨迹，以研究现场人员活动是否会对自动运行的3D打印机造成干扰和影响。

  打印模式改进

      如今，使用3D打印的方法建造隧道衬砌已经成为新的研究方向。在埃隆·马斯克旗下的隧道掘进公司“The Boring Company”所举办的“隧道掘进竞速大赛”上，来自瑞士联邦理工的Swissloop Tunneling团队设计了一种挤压式的衬砌3D打印方式。

      这种衬砌3D打印方式的核心在于安装在挖掘机内部的加热装置和挤出机。在设备外部，一个气动系统会持续不断地将热塑性聚合物颗粒送进加热装置，加热装置会将这些颗粒熔化为流体。这些聚合物流体会被挤出机输送到机器外部，并在机器外冷却和重新固化，自然形成衬砌。挖掘机内还配有一套冷却系统，在必要时可以让机器外部的聚合物流体快速降温，使其在短时间内达到所需的强度。

      Swissloop Tunneling团队在“隧道掘进竞速大赛”上表现优异，挤压式衬砌3D打印方式成功实现了快速且不间断地打印隧道衬砌的目标，强度也足以承受机器和土体的压力。

  其他设计

      3D打印技术还可以用来快速建造混凝土模板。日本大林组的混凝土结构自动化施工系统基于3D打印模板技术和机器人喷涂/浇筑混凝土技术构建。3D打印机可以直接根据设计图生成机器人的控制信息，能够建造需要复杂模板和多种模板的结构； 同时，大林组已经证实了其与采用传统方法生产的预制混凝土的强度相同。

  模板打印完成后，混凝土喷涂或浇筑施工同样可以用预编程的机械臂自动完成。与钢模板相比，3D打印可以在短时间内快速制造出模板，在需要特制的钢制模板工程中可以显著加快构件的生产速度。

  
  
  （摘自 隧道网微信公众平台 2024-06-12）
  发布日期： 2024-08-06  浏览： 279