通过塑性强度、静态屈服应力和跳桌流动度的经时变化试验,研究了纳米黏土与减水剂协同作用对3D打印水泥基材料(3DPC)建造性的影响,并以流变性能为参考依据,建立了3DPC建造性的评价指标。结果表明,复掺纳米黏土和增黏型聚羧酸减水剂的3DPC经时塑性强度和经时静态屈服应力均随纳米黏土掺量增加而提高,纳米黏土的适宜掺量为0.8%;当静态屈服应力时变速率为2.0~4.2 Pa/s时,可实现3DPC的挤出性与建造性的协同;在可打印、可建造窗口时间内,3DPC的跳桌流动度为170~190 mm。掺用纳米黏土和增黏型聚羧酸减水剂对3DPC的流变参数进行调控是提高3DPC建造性的有效途径。

应用RPZ2000型极坐标系3D打印机打印了多组混凝土立方体试件和长方体试件,研究了层间涂抹不同界面剂情况下对3D打印混凝土试件抗压强度与抗折强度的影响。试验结果表明,层间黏结强度的大小对3D打印混凝土试块的抗压强度影响较大,对抗折强度影响较小。水泥膨浆对3D打印混凝土具有良好的补偿收缩性,改性丙烯酸乳浆次之,水泥净浆和粉煤灰水泥净浆对打印试件的整体抗压强度提升效果一般。改性丙烯酸乳浆对打印试件整体的抗折强度提升最好,水泥膨浆次之,水泥净浆和粉煤灰水泥净浆对抗折强度几乎无任何影响。

通过在OPC-SAC体系和矿物掺合料组成的复合胶凝材料中掺入中空玻璃微珠,制备出了符合挤出式建筑3D打印要求的材料。实验结果表明,复合胶凝材料体系初凝时间为11~19 min,终凝时间为20~45 min;3 d抗压强度为50~70 MPa,3 d抗折强度为5~7 MPa,28 d抗压强度为60~90 MPa,28 d抗折强度为7~12 MPa;可满足建筑3D打印的可挤出性、可建造性和可连续性的要求。

叙述了3D打印建筑材料的研究进展,介绍了3D打印技术在建筑领域中的典型应用。提出了需进一步加强打印材料的研发,改进打印设备及打印工艺,建立适合3D打印的结构设计体系和3D打印建筑质量标准体系。

以南京市江北新区防疫测控方舱为工程案例,展示了建筑3D打印技术在应对新冠肺炎疫情及类似紧急公共事件中的应用方式,探讨了3D打印技术的优势和未来的发展趋势。实践表明,建筑3D打印技术在防疫阶段具有较大的优势。利用3D打印技术进行防疫测控方舱的建造,其建造工艺简洁,生产周期短,安装便捷。构件打印过程由计算机自动控制,人工干预少,且构件以单元模块进行打印,安装用工少。目前,该类型的防疫方舱已经在南京、雄安、海门、濮州等地投入使用。

介绍了发动机气缸盖铸件的结构及技术要求,详细阐述了该铸件的内浇注位置选择、分型面设计、缩尺设计、浇注系统设计、冒口及冷铁设计,利用数值模拟软件对铸件充型及凝固过程进行模拟分析,确定较为合理的铸造工艺,并在实际生产过程中的操作进行严格控制,采用3D打印工艺打印砂芯。生产结果显示:铸件的综合废品率控制在6%,铸件关键区域经RT检测无缺陷,由于采用3D打印砂芯技术,解决了铸件底层水腔披缝问题,气道表面粗糙度也符合技术要求。

以设计一款新型的方向盘转角传感器为目的,首先研究其背景,再分析传感器的运行原理,然后使用CATIA软件绘画出转角传感器各机构的零件图以及总装配图,并用3D打印机打印出模型,接着对模型进行组装,最后对传感器模型进行线路测试得出转角角度与输出电压的关系线图,根据实验数据对传感器的性能进行评估。

在熔融沉积（FDM）成型机的基础上,设计了一种适用于含溶剂的含能材料挤出成型的气压式喷头。利用了正交实验原理及有限元软件ANSYS/FLOTRAN,探讨了喷头的关键尺寸对挤出速度的影响规律,得出了各因素对挤出速度的影响程度,并建立了挤出速度与流道关键尺寸之间的指数预测模型,研究结果表明,最主要的影响参数为喷嘴直径大小,其次为成型段长度,入口收缩角等因素影响较小。所得指数预测模型与CFD计算值结果误差在8%左右,即可根据指数预测模型,通过调节压力大小来获取较为精确的挤出速度。

多材料零件（也称异质材料零件）由于兼顾控形、控材和控性等优越特性,在航空航天、特种工业、医学工程等领域具有广阔应用前景,日益成为国内外3D打印领域的研究热点。介绍了多材料零件3D打印技术涉及的两个关键问题：多材料零件的建模方法和多材料零件的3D打印成型技术。结合多材料零件3D打印技术的应用与发展趋势,分析了多材料零件3D打印研发过程中亟待解决的关键技术。

随着人工智能产业的发展以及科学技术的提升,智能仿真机器人也得到了越来越多人的关注。设计了一种表情仿真机器人,可模仿面部表情实现眉毛、眼睛、胡子和嘴的运动,实现喜剧效果;用3D打印技术进行了此机器人的加工制造,并对与其配套进行演出的避障小车进行了设计。