Additive manufacturing technology
in mining engineering research
Xiaowei Feng,Valter Carvelli
地球深部,蘊藏着人類生存發展需要的重要資源和能源。向深地進軍,先進的技術和設備必不可少,活躍的學科間交叉互聯也尤為關鍵。本研究率先將增材製造技術拓展至礦業工程領域研究中,促成了高精度平行試驗和多手段聯合監測的應用,突破了以往技術瓶頸,為實現高精度、平行化、可控化、智能化的礦業工程試驗技術奠定了基礎。
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https://doi.org/10.1002/dug2.12014
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01
本文簡介:
增材製造技術俗稱3D打印技術,該技術是傳統製造技術的革新,目前在多個領域已有廣泛應用,但是這一技術在礦業工程領域中的應用尚處於起步階段。本研究探討了3D打印技術在礦業工程研究中的應用,提出了金屬粉末3D打印成型技術、ABS/PLA材料3D打印成型技術、混凝土3D打印成型技術。
基於金屬粉末成型技術,本研究製造了可變尺度的成套礦用金屬支護構件,構件幾何細節和力學強度均得以高度還原;基於ABS/PLA材料成型技術,本研究在相似物理模型中實現了精準巷道定位、精準支護系統植入、精準地質結構複製;基於混凝土材料成型技術,本研究複製了工程模型的室內物理模型,在高縮尺比下實現了巷道模型和支護構件的雙重還原,並基於多重監測手段驗證了其科學合理性。
最後,本研究提出了礦山相似物理模型的雙噴嘴增材製造搭建系統,並建立了工作機理和概念模型。
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02
本文亮點:
探討了3D金屬打印,3D PLA和ABS打印以及3D混凝土打印在採礦工程中的應用。
詳細研究了基於3D打印技術構建礦山物理模型的工程實例。
3D打印模型和工程失效的高度相似性表明3D打印方案良好的準確性和可靠性。
提出了專用於礦山物理模型製造3D打印系統的概念性設計。
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03
通訊作者簡介:
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Valter Carvelli
Valter Carvelli is Professor of Solid and Structural Mechanics at Politecnico di Milano (Italy) since 2007. He was Assistant Professor in the same University since 2002. He obtained the Ph.D. in Structural Mechanics and the Master in Civil Engineering. He was research fellow in some Research Centers and Universities in Europe and Japan. The main research interests are in the field of the mechanical behavior of fiber reinforced polymers and reinforced cementitious materials for structural applications. He has more than twenty years』 experience in the experimental characterization and finite element numerical modelling of the mechanical performance of anisotropic materials and related structures. He was member of the Council of the European Society of Composite Materials, and he is member of the fib Task Group 5.1 (FRP Reinforcement for Concrete Structures). He is author of more than 90 papers in peer-review international journals, chapters in books, editor and author of books。
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04
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期刊簡介:
《深地科學(英文)》(Deep Underground Science and Engineering)是由中華人民共和國教育部主管,中國礦業大學主辦的「深地科學」領域的第一本國際期刊,成功入選 2020 年度」中國科技期刊卓越行動計劃高起點新刊項目」。與國際知名出版商 Wiley 合作,進行全球出版發行。
刊登範圍:
地質資源勘探與開採
能源物質地下儲存和提取
地下空間基礎設施
地質環境和廢棄物地質處置
深地空間科學實驗
地下空間或地下工程規劃,設計和施工技術
《深地科學(英文)》歡迎廣大學者積極投稿,共同努力將本刊建成世界一流的高水平期刊。出版費由期刊資助,您無需支付任何費用。
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《深地科學(英文)》歡迎廣大學者積極投稿!
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電話:0516-83885995
郵箱:duse@cumt.edu.cn
網址:http://duse.cumt.edu.cn
投稿網址:http://mc.manuscriptcentral.com/duse
圖文編輯 侯慶萍
審核 王繼紅
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