27、3D打印弯曲主动模板与3D编织复合材料预制件的创新技术

3D打印弯曲主动模板与3D编织复合材料预制件的创新技术

1 有限元方法在弯曲模拟中的应用

在相关研究中，有限元分析（FEA）软件被用于进行模拟和分析工作流程的测试与实现。以ABAQUS软件为例，它通过Python接口能直接从Rhinoceros工作环境中导出复杂的边界条件。根据问题的不同假设，测试了不同的步骤，如Static - RIKS和Dynamic - Explicit，分别对应将问题视为大变形的静态问题或基于长时间跨度动力学问题的准静态问题。通过有限元分析，不仅可以分析最终的几何形状，还能对弯曲引起的内部应力进行分析和可视化展示。

2 3D打印技术与预制研究

2.1 3D打印技术概述

如今，增材制造技术，特别是3D打印技术，为建筑行业带来了新的可能性。借助生物基材料和可完全回收的改性塑料，有望实现全绿色建筑技术。同时，机器人辅助的3D打印技术使建筑师能够创造出比过去更复杂的几何形状。在本研究中，带有结构图案的3D打印板材被用作壳体结构的支撑，以实现可行且高效的建筑方法。该3D打印技术基于机器人辅助的熔融沉积成型（FDM）挤出，使用的材料是定制的改性塑料ABS，其机械性能如下表所示：
| 名称 | 密度(g/cm³) | 杨氏模量(GPa) | 拉伸强度(MPa) | 弯曲强度(MPa) |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| ABS | 1.05 | 2.25 | 40.7 | 61.5 |

2.2 设计与弯曲测试

预制研究旨在建立一种简单的设计方法，并测试在每个设计过程中应用先进技术的可行性，主要测试了以下三个方面：