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PFC:可印刷水泥基新材料的性能要求和测试

技术委员会


一般信息

主席:尼古拉·罗瑟博士
副主席:Dirk LOWKE博士
活动开始于:2021
集群的一个

主题

3DCP是一种增材制造工艺。它使用所需几何形状的数字模型,通过将3D物体数字化切片成若干层,以与机器使用的沉积层厚度等效的距离间隔,来驱动制造过程。水泥砂浆最初是一种干混合的粉末混合物,它含有许多组成成分,通常可能是集料(砂),水泥(细粉),填料,通常是工业废料,如硅灰和水。

这些材料的特征变化,因为它们是其他工业过程的天然产品或副产品。即使是水泥的制造也会产生从批料中的反应性化合物的显着变化。这些成分的形状,尺寸和分级以及环境条件都会影响新鲜材料在泵送和沉积时的表现以及材料如何硬化。该过程非常依赖于时间依赖性,并且特定条件下,将一层新鲜材料放置在较旧的内部,对所形成的关节强度产生后果。

图1描述了一个3DCP打印系统的典型配置。在这里,干燥的材料被混合在一批的其他地方,在那里可以添加添加剂来微调新鲜的特性。这种混合也可以连续进行。物料被放置在泵的料斗中,通常由容积泵通过供水管输送到喷嘴,在那里被挤压和沉积。沉积速率和喷嘴直径可以改变,机器人手臂提供了一种定位沉积的灯丝的方法。还可以在喷嘴中放置一个混合室,以便添加其他添加剂,有助于调整材料的硬度。

零件的几何质量不仅受到印刷精度的影响,而且还受到制造过程中自重产生的变形的影响。水泥水化硬化的时间依赖性对合成材料和印刷元件的性能起着重要的作用。新材料最初必须保持足够的流动性,以便在制造过程中促进沉积和层间粘接,但过于流动性的材料可能会在连续层的不断增加的重量下导致结构的屈曲和崩溃。这些机制的重要性推动了近期工作的重大努力:确定新鲜材料的流变要求;量化建筑效益;预测结构破坏以控制变形行为。不良影响可能会恶化的控制材料交付,丝放置和刀具路径规划。因此,能够使用标准化和国际公认的方法来测量、评估和基准工艺和材料性能对该技术的工业未来至关重要。

图1:3DCP系统布局图。

的参考

该TC将处理可印刷材料在其新鲜状态的性能和递送系统的性能。

基于成分的材料规范(如欧洲标准EN206)对于3DCP材料是没有帮助的,因为需要复杂的权衡来满足允许这些材料被泵送的多个标准,保持刚性和正确的位置,并抵抗屈曲,同时保持良好的层间粘接,所有这些都受到设计几何形状和刀具路径的影响。这里的工作将支持可打印材料的性能规格的发展。

在水化和和易性方面对材料的主动控制是处理水泥和混合料组成成分的可变性质的要求。这些都是天然材料,特性的可变性可以通过仔细的混合制备来控制,但不能消除到不进行主动控制而产生可靠打印的程度。因此,物料输送系统包括泵送和外加剂加药操作,也必须对这些操作进行评估,以确保特定的物料混合具有特定的性能。

本中心将处理三个主要议题:

  1. 可印刷材料的新特性性能规范。
  2. 可印刷材料新鲜度的测定。
  3. 交付系统性能评估。

其结果将是性能评估、测量和规范的方法,可用于建立印刷系统和工业应用材料的质量控制。

详细的工作计划

项目如下:

1.可印刷材料的新性能规范

目的:定义可打印材料作为打印机和打印对象的功能的新鲜性能要求。

预期结果:

  • 定义新特性要求的边界值和公差(可交付)
  • 可印刷材料的类别定义和分类(可交付)

2.可印刷材料新鲜度的测定

目的:为印刷材料新鲜特性的工业质量控制制定测量方案。

预期结果:

  • 新鲜特性要求(可交付)的工业质量控制的测量方案和建议beplay官网版,包括目标平均值和可变性。
  • 对TC网络和所有合作伙伴的测量协议的可重复性和再现性进行评估。

3.交付系统性能评估

目标:在材料同质性和打印稳健性方面,为打印头和材料供应系统的资格和认证制定评估方案和建议。beplay官网版

预期结果:

  • 打印头中混合、进料和分散系统在一般水平上的效率评估方案(可交付)
  • 作为材料和工艺参数的函数的印刷头的停留时间和材料均匀性的要求(可交付)

工作方案将包括文献综述、循环测试和其他与编写上述交付成果有关的活动。此外,委员会的活动将包括(共同)组织关于数字混凝土建设的RILEM国际会议。

在第一步,现有潜力测试新的打印材料将上市以及它们的优缺点。这些测试来评估可打印材料的能力将被测试在实验室内部所有成员在他们的特定的印刷设备测试,仍有定义。

技术环境

提议的TC是由N. Roussel教授领导的TC 276-DFC“水泥基材料数字化制造”的后续工作。RILEM TC 276-DFC的最新报告和其工作产生的其他出版物阐述了与使用新技术有关的机遇和挑战。beplay体育如何提款在2020年1月的TC会议上,决定启动两个后续RILEM技术委员会:一个关注数字制造背景下的新混凝土的加工链和特性,另一个关注硬化和硬化打印混凝土和结构元素的特性。beplay官网体育下载

该委员会的工作与RILEM的其他一些处理流变学和流变测量的技术委员会有关。beplay官网体育下载建议工作将为ACI、ISbeplay官网版O、fib、ASTM、NIST等相关标准化和标准化前工作提供输入。

如拟议的职权范围所述,这项工作将与涉及从业人员的国家或多国地方团体一起进行。

预期成果

预期成果

  • beplay官网版为从业者建议
  • 关于循环测试结果的报告
  • 国际RILEM会议包括论文集
  • RILEM博士课程
  • TC成员的联beplay体育如何提款合出版物

结果扩散

  • 在TC的任期期间:出版和展示各自作者的持续结果(科学期刊和会议)
  • “材料与结构”报告
  • RILEM会议记录
  • TC任期结束时:建议的发布。beplay官网版

的用户组

目标用户是具体技术领域的研究人员,从业者和标准化机构。

具体使用结果

TC拟定beplay官网版的建议应有助于将这种新技术引入施工实践中。数字混凝土制造提供了新的可能性,提高混凝土施工的生产率,增强其灵活性和可持续性。由于其工业利用所带来的利益,预计将产生相当大的经济影响。

通过拟议的职权范围内规定的地方、国家或多国团体,执业人员将在各自的国家执行委员会的建议,直到国家或国际标准通过为止。beplay官网版