中国矿业大学/米兰理工大学：采矿工程3D打印新进展
Additive manufacturing technology
in mining engineering research
Xiaowei Feng,Valter Carvelli
地球深部，蕴藏着人类生存发展需要的重要资源和能源。向深地进军，先进的技术和设备必不可少，活跃的学科间交叉互联也尤为关键。本研究率先将增材制造技术拓展至矿业工程领域研究中，促成了高精度平行试验和多手段联合监测的应用，突破了以往技术瓶颈，为实现高精度、平行化、可控化、智能化的矿业工程试验技术奠定了基础。
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https://doi.org/10.1002/dug2.12014
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01
本文简介：
增材制造技术俗称3D打印技术，该技术是传统制造技术的革新，目前在多个领域已有广泛应用，但是这一技术在矿业工程领域中的应用尚处于起步阶段。本研究探讨了3D打印技术在矿业工程研究中的应用，提出了金属粉末3D打印成型技术、ABS/PLA材料3D打印成型技术、混凝土3D打印成型技术。
基于金属粉末成型技术，本研究制造了可变尺度的成套矿用金属支护构件，构件几何细节和力学强度均得以高度还原；基于ABS/PLA材料成型技术，本研究在相似物理模型中实现了精准巷道定位、精准支护系统植入、精准地质结构复制；基于混凝土材料成型技术，本研究复制了工程模型的室内物理模型，在高缩尺比下实现了巷道模型和支护构件的双重还原，并基于多重监测手段验证了其科学合理性。
最后，本研究提出了矿山相似物理模型的双喷嘴增材制造搭建系统，并建立了工作机理和概念模型。
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本文亮点：
探讨了3D金属打印，3D PLA和ABS打印以及3D混凝土打印在采矿工程中的应用。
详细研究了基于3D打印技术构建矿山物理模型的工程实例。
3D打印模型和工程失效的高度相似性表明3D打印方案良好的准确性和可靠性。
提出了专用于矿山物理模型制造3D打印系统的概念性设计。
03
通讯作者简介：
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
期刊简介：
《深地科学（英文）》（Deep Underground Science and Engineering）是由中华人民共和国教育部主管，中国矿业大学主办的“深地科学”领域的第一本国际期刊，成功入选 2020 年度”中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目”。与国际知名出版商 Wiley 合作，进行全球出版发行。
刊登范围：
地质资源勘探与开采
能源物质地下储存和提取
地下空间基础设施
地质环境和废弃物地质处置
深地空间科学实验
地下空间或地下工程规划，设计和施工技术
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图文编辑 侯庆萍
审核 王继红