Xu Zhang 等人提出了一个新东西,那就是基于好多移动机器人组成的团队的 3D 打印系统。这个系统挺厉害的,可以很安全、效率又高、还能根据需要伸缩着去打印任意大小的单个结构呢,不过能打印多大也跟用了多少个机器人有关系。

水泥基材料在 3D 打印的时候会经过好几个阶段,这些阶段可以从水泥的水化过程还有打印过程来理解。水化过程有四个阶段:水泥刚碰到水的时候,就开始混合水化了;接着水化反应变慢了,这时候浆体的性能主要是由颗粒之间的作用力还有比较少的水化反应决定的;然后到了放置阶段,水化反应又变快了,材料慢慢变硬;最后到硬化阶段,水化反应又慢下来了。

打印过程能分成三个阶段:第一个阶段是水泥基材料在打印系统里的预沉积阶段,就是材料在通过泵、管道还有喷嘴这些系统输送的时候是流动的状态;第二个阶段是水泥基材料挤出来之后的沉积过程,这时候材料从喷嘴挤出来就不动了;最后就是打印完成了。水化过程和沉积过程可不是一定同时进行的,它们能不能同步进行很大程度上是由特定的材料、打印系统还有打印参数决定的,这三个要素一起作用,就让水化和沉积同步变得挺难的。所以在生产过程中得一直监控着,对收集到的数据实时控制并且及时反馈,这样才能得到配合得好的参数。还有一种 3D 打印机,它是用细粉料和胶凝材料做成型材料的,在打印的时候通过上百个小喷嘴喷出像 “胶水” 一样的东西来把粉末粘起来,最后一层一层地成型。不过这种工艺做出来的东西表面比较粗糙,后期还得做大量的处理工作。

还有个轮廓工艺技术,这是南加州大学研究出来的打印方法。它用 3D 打印技术打印出两层空心的墙体,然后通过喷嘴往空心墙体里灌混凝土或者铺管道。同时在打印头上有个 “T 刀”,这个 “T 刀” 可以从不同角度转,通过计算机控制就能弄出各种不是直角的结构,这样就能堆积更高的层厚,还不影响表面的光滑程度。还有个 FDC 技术(混凝土熔融沉积技术),它是在 FDM 打印技术的基础上,用混凝土、石膏这些浆体通过挤出装置一层一层打印部件的轮廓然后叠加成型的。不过在打印的时候会有过度打印或者打印不足的情况,所以在某些位置就会有堆积得凸出来或者打印有破损的问题。