摘要
本文提出了一种系统方法论，用于确定适用于获得尺寸精确的 3D 打印试件的水泥浆混合设计和打印参数。采用 Box–Behnken 响应面实验设计方法，第一阶段工作生成了数学模型，以根据浆体的水胶比以及超塑化剂和增稠剂掺量来预测墨水流变性。在第二阶段工作中，进一步研究了有利的混合料，同样采用 Box–Behnken 响应面实验设计及相应的数学模型，以预测打印精度与打印参数之间的关系，包括打印速度、挤出倍数和层高范围。通过并行初步打印试验确认，针对仅由波特兰水泥组成，或由煅烧粘土、硅灰和波特兰水泥组成的三元混合墨水，高效识别了有利的墨水混合设计。对于波特兰水泥结合料，有利的混合设计包括 0.26 的水胶比，以及分别为结合料质量 1.12% 和 1.10% 的超塑化剂和增稠剂掺量。对于煅烧粘土/硅灰/波特兰水泥结合料墨水的相应值分别为 0.27、1.1% 和 1.1%。对于这两种结合料类型，上述列出的打印参数的相应有利值分别确定为 5 mm/s、1.1% 和 1.0 mm。在最后阶段工作中，通过对空心立方体、梁、六边形和圆形元素的打印试验，验证了第一和第二阶段的结果，从而能够测量尺寸精度和可建造性。元素高度和宽度相对于相应 CAD 设计的偏差仅为 ±0.3 至 2.6%，确立了该方法论的适用性。
