水泥基材料３Ｄ打印关键技术

  《水泥基材料３Ｄ打印关键技术 》本书共分为１ ０章，总结归纳了３Ｄ打印的基本
概念、优势特点、发展历程、应用领域及发 展趋势；介绍了典型工业级３Ｄ打印技术的
基本原理、打印机类别、材料特性及发展应用等； 综述了３Ｄ打印技术在建筑领域的发
展应用，同时分析了水泥基材料３Ｄ打印技术面临的机遇 与挑战；系统探讨了水泥基材
料３Ｄ可打印性的量化指标和测试方法，明确了材料配制的思 路；借助超声等无损检测
方法，建立了基于水泥基材料流变特性的参数化调控方法；同时，总 结了三维模型的创
建方法、模型设计与分层切片算法等，以及３Ｄ打印软件系统的设计与控 制，如路径规
划设计、精度控制等；以尾矿砂纤维混凝土的制备为例，详细探讨了水泥基材料３Ｄ打
印的制备与测量，并建立了基于挤出性和建造性的设计方法；实验测试了３Ｄ打印水泥
基 材料的力学各向异性及路径规划对宏观力学行为的影响机制；为改善３Ｄ打印结构的
整体性能和 层间弱面、提高承载能力，提出了多种增强方法和措施；最后，对水泥基材
料３Ｄ打印在装配式 建筑结构、建筑信息化和工业化及联合应用人工智能等方面的发展
前景进行了思考和展望。 本书内容翔实、可读性强，可作为普通高等院校土木工程相关
专业学生选修课的教材，也 可作为工程技术人员参考用书。

目　录
第１章　绪　论 
１.１　３Ｄ打印技术简介 
１.１.１　３Ｄ打印的概念 
１.１.２　３Ｄ打印的特点及优势 
１.１.３　３Ｄ打印的发展历程 
１.１.４　３Ｄ打印的应用领域 
１.１.５　３Ｄ打印的发展趋势 
１.２　３Ｄ打印技术的分类 
１.２.１　选择性激光烧结技术 
１.２.２　光固化成型技术 
１.２.３　熔融沉积成型技术 
１.２.４　分层实体制造技术 
１.２.５　三维印刷技术 
１.２.６　其他工业级３Ｄ打印技术 
１.３　本章小结 
第２章　水泥基材料３Ｄ打印硬件系统介绍 
２.１　Ｄ-Ｓｈａｐｅ３Ｄ打印 
２.１.１　Ｄ-Ｓｈａｐｅ打印工艺 
２.１.２　Ｄ-Ｓｈａｐｅ打印机 
２.１.３　Ｄ-Ｓｈａｐｅ打印实例 
２.２　轮廓工艺３Ｄ打印 
２.２.１　轮廓工艺３Ｄ打印 
２.２.２　轮廓工艺３Ｄ打印机 
２.２.３　轮廓工艺打印实例 
２.３　混凝土３Ｄ打印　 　
２.３.１　混凝土３Ｄ打印工艺 
２.３.２　混凝土３Ｄ打印机 
２.３.３　混凝土３Ｄ打印实例 
２.４　本章小结 
第３章　数字化３Ｄ模型的创建 
３.１　常用建模软件 
３.１.１　ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ 
３.１.２　Ｂｌｅｎｄｅｒ 
３.１.３　ＳｋｅｔｃｈＵｐ 
３.１.４　ＦｒｅｅＣＡＤ 
３.１.５　ＢＲＬ-ＣＡＤ 
３.１.６　Ａｕｔｏｄｅｓｋ １２３Ｄ 
３.２　其他建模软件 
３.２.１　Ｓｃｕｌｐｔｒｉｓ 
３.２.２　ＯｐｅｎＳＣＡＤ 
３.２.３　Ｗｉｎｇｓ ３Ｄ 
３.２.４　Ａｒｔ ｏｆ Ｉｌｌｕｓｉｏｎ 
３.３　三维扫描仪 
３.３.１　三维扫描仪简介 
３.３.２　三维扫描仪建模方法 
３.３.３　三维扫描仪建模的发展趋势 
３.４　ＳＴＬ模型简介 
３.４.１　ＳＴＬ文件格式 
３.４.２　ＳＴＬ文件规则 
３.４.３　ＳＴＬ格式转换 
３.４.４　ＳＴＬ文件修复  　
３.５　本章小结 
第４章　数字化３Ｄ模型的切片及打印路径规划 
４.１　切片分层 
４.１.１　等层厚分层切片算法 
４.１.２　自适应层厚分层切片算法 
４.２　路径填充 
４.２.１　往返直线填充法 
４.２.２　轮廓偏置填充法 
４.２.３　分区填充法 
４.３　Ｇ代码生成 
４.４　行程路径优化 
４.４.１　针对尺寸精度的路径规划 
４.４.２　针对力学性能的路径规划 
４.４.３　针对成型效率的路径规划 
４.５　支撑设计与打印 
４.５.１　支撑的类型 
４.５.２　支撑的基本结构 
４.５.３　支撑的生成方法 
４.６　３Ｄ打印精度控制 
４.６.１　前处理误差 
４.６.２　打印成型误差 
４.６.３　后处理误差 
４.７　本章小结 
第５章　水泥基材料３Ｄ可打印性 
５.１　打印材料配合比设计 
５.１.１　胶凝材料 
５.１.２　化学添加剂 
５.２　流动性优化与评价  　 　
５.２.１　流动性调控措施 
５.２.２　流动性测试评估方法 
５.３　挤出性优化与评价 
５.３.１　挤出性调控措施 
５.３.２　挤出性测试评估方法 
５.４　建造性优化与评价 
５.４.１　建造性调控措施 
５.４.２　建造性测试评估方法 
５.５　凝结性优化与评价 
５.５.１　凝结性调控措施 
５.５.２　凝结性测试评估方法 
５.６　早期刚度优化与评价 
５.６.１　早期刚度调控措施 
５.６.２　早期刚度测试评价方法 
５.７　收缩优化与评价 
５.７.１　收缩调控措施 
５.７.２　收缩测量评估方法 
５.８　本章小结 
第６章　３Ｄ打印水泥基材料的流变性 
６.１　水泥基材料的流变特性简介 
６.１.１　流变性基本原理 
６.１.２　水泥基材料流变性理论模型 
６.１.３　流变性测试方法 
６.２　基于流变学的３Ｄ打印过程调控 
６.２.１　３Ｄ打印过程控制要点 
６.２.２　基于超声测试的参数化３Ｄ打印方法 
６.３　本章小结 
第７章　３Ｄ打印尾矿砂混凝土的配制 
７.１　打印材料与设备  　 　
７.１.１　原材料及配比 
７.１.２　铜尾矿砂物理特性 
７.１.３　自制３Ｄ打印机 
７.２　挤出性评估  
７.２.１　挤出性测试 
７.２.２　挤出性评价 
７.３　建造性评估 
７.３.１　建造性测试 
７.３.２　建造性评价 
７.４　开放时间测试与量化 
７.５　流动性评估 
７.５.１　流动性测试 
７.５.２　流动性评价 
７.６　早期刚度评估 
７.７　力学性能评估 
７.８　３Ｄ可打印性能的优化设计 
７.９　本章小结 
第８章　３Ｄ打印水泥基材料的力学各向异性 
８.１　材料与测试 
８.１.１　原材料与配合比 
８.１.２　优化配合比测定 
８.２　力学各向异性测试 
８.２.１　抗压强度测试 
８.２.２　抗弯强度测试 
８.２.３　劈拉强度测试 
８.２.４　抗剪强度测试 
８.２.５　微观结构分析 
８.３　各向异性评价 
８.４　打印路径对力学性能的影响　
８.４.１　３Ｄ打印混凝土路径的选择 
８.４.２　基本力学性能测试 
８.５　本章小结 
第９章　３Ｄ打印结构的整体性增强方法
９.１　材料制备和测试 
９.１.１　材料制备 
９.１.２　材料测试 
９.２　静置时间对打印整体性的影响 
９.２.１　静置时间对建造性的影响 
９.２.２　静置时间对抗弯性能的影响 
９.３　打印层间隔对力学性能的影响 
９.４　黏度改性剂对打印整体性的影响 
９.４.１　黏度改性剂对流动性的影响 
９.４.２　粘结剂对抗弯性能的影响 
９.５　养护方式对打印整体性的影响 
９.６　３Ｄ打印混凝土的增强增韧 
９.６.１　３Ｄ打印定向纤维增强 
９.６.２　３Ｄ打印钢筋网格增强 
９.６.３　外部布置钢筋增强 
９.６.４　３Ｄ打印同步植筋增强 
９.６.５　３Ｄ打印钢筋增强 
９.７　本章小结 
第１０章　水泥基材料３Ｄ打印的应用与展望 
１０.１　水泥基材料３Ｄ打印的应用案例 
１０.１.１　水泥基材料３Ｄ打印在房屋建筑中的案例 
１０.１.２　水泥基材料３Ｄ打印在基础设施中的应用案例 
１０.１.３　其他应用 
１０.２　水泥基材料３Ｄ打印装配式建筑的经济可行性分析　 　
１０.２.１　经济性分析 
１０.２.２　生态效应分析 
１０.３　水泥基材料３Ｄ打印的机遇、优势与挑战 
１０.３.１　水泥基材料３Ｄ打印的优势 
１０.３.２　水泥基材料３Ｄ打印的潜在应用 
１０.３.３　水泥基材料３Ｄ打印的挑战 
１０.４　本章小结 
参考文献