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3D 列印應用於組合式建築概念評估

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Academic year: 2023

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如果要建造高层建筑,建筑就必须有高强度的柱子。本研究的目的是直接利用3D打印技术打印不与钢筋连接的柱子,使用模板和混凝土浇筑,可以节省连接钢筋和钉模板的工作,缩短工期,甚至减少建筑垃圾和本论文将对立柱的内部结构进行探讨,通过不断的讨论、设计和试验,最终设计出四种结构进行对比:形状良好的空心轴承、螺旋式和斜角式。研究过程用3D打印机打印出来,打印出测试体后,使用压缩试验机进行压缩测试,以获得各种结构的抗压强度数据。在毛坯试验体抗压强度的基础上,井指模型的设计强度明显增加,增加了46.34𝑘𝑔𝑓𝑐𝑚⁄ 2 ,约26%。根据测试结果可知,井字游戏模型的抗压强度是所有测试体中最高的,因此井字游戏设计具有更强的抗压效果。

緒論

研究背景與動機

研究目的

研究架構

文獻探討

PLA 與 T-PLA 材料之比較

PLA是目前最流行的FDM 3D打印材料,这种聚乳酸材料可生物降解,价格便宜且易于打印。 PLA材料的生产是在生产过程中直接添加增韧剂来提高材料的韧性,但不能改变原有的性能,也不能保证材料原有的纯度。PLA材料的材质较好。在T-PLA的生产过程中,对原料颗粒进行改良,制成纯T-PLA颗粒,然后通过生产生产出线材。在原材料的改进上,针对PLA材料脆性高、抗冲击性能弱、易脆、自生载体材料难以去除等缺点进行了针对性的改善。因此,T-PLA具有很强的韧性,也改善了传统PLA材料的缺点。

研究方法與流程

  • 研究介紹
  • 研究方法
  • 研究限制
  • 研究工具
    • 使用軟體
    • 使用儀器
  • 實驗條件
    • 使用缐材
    • 列印條件
  • 實驗流程
    • 內部結構設計與發想

SketchUp 是一款最初为建筑师、城市规划师和室内设计师设计的软件。 Cura是最大的软件Ultimaker设计的一款3D打印软件。因此,我们在打印的时候可以直接使用这个软件连接桌子和机器来完成你想要打印的模型。

KINGSSEL3070-Q采用的打印技术是FDM(热熔层压)技术,首先对3D打印所用的材料进行数据采集,然后打印方块进行压力测试,以获得材料的压力强度。 ,并设计好立柱的内部结构后,通过Cura切割模型进行3D打印。

我想重现柱子中钢筋的外观,但由于 3D 打印无法在空中打印,所以从下到上改为一体式设计。更正:原设计的内支撑厚度为0.3厘米,第一次印刷后发现比例不符合要求。更正:原来的设计已从双链螺旋向上延伸。第一次打印后,双链螺旋显得有些细。

基于上述三种不同的内部结构设计加上空心柱,总共进行了四种压缩试验,然后对四种设计的强度进行了比较。

圖 四  SketchUp 2017 軟體圖標圖
圖 四 SketchUp 2017 軟體圖標圖

研究結果與討論

T-PLA 材料强度

  • 實心立方試體
  • 空心立方試體
  • 抗壓强度比較

实心立方体试件的抗压面积为25𝑐𝑚2,因此试件(1)的抗压强度为2550kgf。实心立方体试件的抗压面积为25𝑐𝑚2,因此试件(2)的抗压强度为2505 kgf。实心立方体试件 受压面积为25𝑐𝑚2,因此试件(3)的抗压强度为2550 kgf。

从上表可以看出,PLA材料的强度与常用混凝土的强度相当,因此不同设计中柱的抗压强度结果可以作为参考。另外,可知实心试验体的总抗压强度大于空试验体,但由于受压面积差异较大,空腹试验体的抗压强度更大。与测试刚体相比。

圖 二十六  5×5×5 公分實心立方試體(一)抗壓曲缐
圖 二十六 5×5×5 公分實心立方試體(一)抗壓曲缐

各設計的抗壓强度

  • 空心試體抗壓强度
  • 井字試體抗壓强度
  • 螺旋試體抗壓强度
  • 斜撐試體抗壓强度

討論

  • 抗壓强度比較
  • 試體破壞形態分析

上述试验中的四种试件均为细长型,损伤形式均为屈曲损伤,以目前的技术,已经可以制作三维结构并满足自动化操作,同时可以更多从人员使用上精简,首先想到的就是3D打印,而我们的研究《3D打印应用于模块化建筑概念评估》正是出于这个目的。在考虑土木工程时,必须讨论结构的强度。这也是该主题讨论的第一个重大研究。首先,我们需要成功地使用3D打印机打印出我们想出的结构并进行压缩测试。 2、3D打印机打印结构时,需要注意的是无支撑的水平结构无法打印,以及如何将其整合到垂直结构中以减少材料费用。

并确保结构柱有足够的压缩能力,以找出最有用的打印方法和形状 5. 3D打印机是使用单一材料的自动化机器,因此用于比较的测试对象适用于纯混凝土柱。可以承受的总力是肯定的,但是空心图案的抗压强度更大,这意味着找到合适的形状并打印具有更高抗压强度的图案作为主要目标。 3D打印设计打印机,尝试增加抗压强度并减少材料消耗。

在这项研究中,测试了几种不同的内部支撑,并且柱子的强度也发生了变化,如果以后同学想继续研究这项技术,建议形状的思路不要局限于我们的设计。就这样,通过多种方式测试3D打印机可以打印的形状,测试不同的极限形状并了解材料的特性,充分利用3D打印机的优势,利用现有的建筑知识与3D系列进行合作。打印机的可变性和可扩展性特点使结构适合于施工,可以打印高层建筑的形状,大大提高了自动化机械化房屋建造的优势。针对台湾地狭人稠的社会,每一寸土地都昂贵,才能体现出它的价值 3.用3D打印机打印也需要时间,试着计算一下打印所需的时间成本。

屠俊伟、谢君毅、陈柏考、廖初心、杨士杰、赖雨柔(2019)。 3D打印应用于模块化模具的可行性研究。逢甲大学土木工程系毕业设计。台中市.

Gambar

圖 十二  空心柱正面尺寸詳圖
圖 十七  構想二修正前設計示意圖
圖 十九  構想二修正後設計尺寸詳圖
圖 二十一  構想三修正前設計示意圖
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Referensi

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