3D打印混凝土技术作为新兴技术，由于其不需要模板，节省大量劳动力和可打印复杂造型的特点，得到了大家的关注。但是，利用3D打印技术建造想要的结构，成型精度是必须考虑的一个问题。成型精度受材料性能、打印设备及打印工艺等的影响，研究了工艺参数对成型精度的影响。

3D打印混凝土过程中，需要设定的工艺参数有很多，例如进给速度、挤出速度、喷头内径、空走时间、分层厚度、搭接宽度、打印路径以及成型方向等。打印工艺参数是决定成型精度的关键因素，而且工艺参数设置值发生变化，打印成型精度、整体结构稳定性也会发生很大变化。

进给速度影响材料离开喷头时的初速度，对打印材料的挤出成型状态产生影响；挤出速度影响喷头单位时间内出料量的多少；分层厚度是产生台阶效应误差的主要因素；搭接宽度对打印构件的黏结性能产生影响；打印路径影响打印构件整体稳定性；供料速度影响挤出材料的密实度，进而影响打印成型精度。

从可控可测量的角度出发，参考国内外3D打印装置，在研制特定打印设备及打印材料的前提下，确定进给速度、挤出速度、分层厚度及搭接宽度为主要工艺参数，探究这四种参数对成型精度的影响规律。

分层厚度对成型精度的影响

分层厚度指打印喷头每走完一层的厚度，受打印材料特性(塑性、流变性等)影响，不同层厚条件下打印段产生的沉降变形也会不同。因此，分层厚度对打印构件最终的成型精度有重要影响。

在保证打印构件设计尺寸统一的前提下，分层厚度越小，构件成型的层高沉降变形越小，成型精度越高；分层厚度越小，构件体积偏差率越小，构件成型精度越高。

搭接宽度对成型精度的影响试验

搭接宽度是指并列挤出段之间的重叠部分。搭接宽度太大，会造成相邻挤出段之间堆叠隆起；堆叠宽度太小，则会造成相邻挤出段之间产生空隙，不能保证两段之间有效黏结，从而对构件的结构稳定性产生影响。

挤出速度和进给速度对成型精度的影响试验

3D打印将三维构件转化为二维数据继而生成数控系统所识别的G代码。挤出速度与进给速度在研发的极坐标3D打印混凝土装置中分别由G代码中的ΔA值与F值确定。两者与坐标变化值相关联，如果挤出速度大于进给速度，则挤出量大、喷头移动速度慢，打印线段的线宽会很大。如果挤出速度小于进给速度，则挤出量小、喷头移动速度快，打印线宽变小，甚至造成断丝现象。

结论

(1)可打印的分层厚度会在一定范围内变化，但当分层厚度小时，成型精度高。

(2)当搭接宽度约为喷头内径的1/4时成型精度最好。

(3)挤出速度和进给速度的匹配关系作为影响成型精度的一个重要因素，需通过工艺试验确定。通过数学建模分析研究，阶梯效应误差可通过调整打印构件的分层厚度与打印底角进行控制。

摘自《混凝土与水泥制品》杂志