3D打印技術在建筑領域的應用及發(fā)展前景

陳夢婷

摘要： 自二十世紀九十年代中期3D打印技術應運而生，其借助先進的光固化和紙層疊等促使快速成型技術的順利實現(xiàn)。在現(xiàn)代化建筑行業(yè)中，3D打印技術得到了根本性的進步與發(fā)展，其更好地滿足了現(xiàn)代化建筑日益增長的多元化需求，與此同時創(chuàng)造出大量的新型材料，促使全球制造業(yè)經(jīng)濟結構產(chǎn)生了巨大的變革。

關鍵詞： 3D打印技術;建筑領域;發(fā)展前景

中圖分類號： TP334.8??? 文獻標識碼： A??? 文章編號： 1672-9129（2018）09-0146-01

Abstract：? since the mid-1990s， 3D printing technology came into being， which promoted the smooth realization of rapid prototyping technology with the help of advanced light curing and paper layering. In the modern construction industry， 3D printing technology has made fundamental progress and development， which better meets the increasing diversified demands of modern buildings， and at the same time creates a large number of new materials， which has led to great changes in the economic structure of the global manufacturing industry.

Keywords： 3D printing technology;The field of architecture;Prospects for development

1 3D打印技術發(fā)展回顧

自1984年開始，Charles Hull實現(xiàn)了把數(shù)字資源成功地轉(zhuǎn)換為實體模型技術，直至目前3D打印技術的成功運用，具體體現(xiàn)在航天航空、食品產(chǎn)業(yè)、生物醫(yī)療、建筑工程、教育教學等各個領域當中。目前，3D打印技術早已歷經(jīng)了較長時期的檢驗和持續(xù)性的發(fā)展，從建筑領域的角度進行分析，其最初JosephPegna可以說是首個運用水泥基作為建筑材料，通過3D打印技術來對建筑構件進行“打印”的科學家。截止到目前，3D打印技術在建筑行業(yè)中具體是通過以下方式來體現(xiàn)其自身價值的：D型工藝（D-Shape）、輪廓工藝（Contour Crafting）和混凝土打?。–oncrete Printing）.

在世界各個國家當中，可以是3D打印技術的應用工程實例比比皆是，譬如：2014年，中國上海一家建筑公司采用混凝土作為“墨水”，選用的是一臺龐大的3D打印機器，在短時間內(nèi)成功制造10所200m2的屋子;2015年9月，劉易斯大酒店的老板Lewis Yakich宣稱已經(jīng)運用3D打印技術建造了一棟占地大概130平方米，高3米的小別墅;2014年，荷蘭建筑師簡加普·魯基森納斯會和意大利發(fā)明家EnricoDini（D-Shape3D打印機發(fā)明人）共同合作，成功地建設出1座2層的小樓;2015年年初，迪拜也聲稱要用3D打印技術建造一個“未來博物館”，此項目將在2017年竣工。

2 3D打印技術在建筑領域的應用現(xiàn)狀

2.13D打印在建筑領域研究現(xiàn)狀。在科學技術日新月異的今天，開始有越來越多的新工藝、新技術、新材料等在建筑工程施工中得到廣泛地運用，這在一定程度上促使當前建筑工程質(zhì)量得到顯著性的提升。與世界其他國家相比而言，我國的3D打印技術并不在相同的水平。其中，我國有一部分的專家存在盲目樂觀的現(xiàn)象。譬如，在歐洲一些國家中，從科技創(chuàng)新、人才基礎、工藝技術、產(chǎn)業(yè)基礎、原材料方面來看，3D打印技術發(fā)展水平可以說是比較成熟的。再者，站在產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模的角度進行分析，其他國家要比我國強大一些，一旦3D打印技術在市場上正式啟動，我們要遠遠處于落后的一種狀態(tài)?？墒?，值得慶幸的是，2012年10月開始，我國率先成立了中國3D打印技術產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，“小而散”的局面正得到改變，而歐洲基本上還是各自獨立，并沒有形成一定的發(fā)展陣營，為此可以說這是我們難得的發(fā)展契機。

2.23D建筑打印的優(yōu)勢。 3D打印技術的基本原理在一定程度上決定了其自身具有的獨特優(yōu)勢：第一，它不需要去切、削物體，也不需要模具;第二，加工速度極快，生產(chǎn)周期短;第三，對于一些結構復雜、體積非常小的物體優(yōu)勢最為明顯，傳統(tǒng)手工很難完成的模型對它來說非常簡單，因為它是一體成型的，并不需要去進行二次加工;第四，可批量，可聯(lián)機，還能實現(xiàn)遠程操控。在建筑工程施工作業(yè)當中，認真落實綠色低碳環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展需求，從建筑工程設計開始就要將低碳環(huán)保發(fā)展理念認真落實，確保我國建筑行業(yè)向科學、環(huán)保的方向不斷發(fā)展。

2.33D打印技術在建筑領域應用的現(xiàn)存問題。3D打印技術縱使在一定程度上呈現(xiàn)出一定的優(yōu)勢，可是在其他方面可釋放出大量的人工勞動力。譬如，其可在一些復雜物件制造過程中無需添加任何成本、其能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品多樣化的前提下確保產(chǎn)品制造成本控制在一定范圍;其能夠有效地縮減產(chǎn)品的交付時間;其可促使產(chǎn)品設計者的設計空間得到進一步的拓展;3D打印技術的應用無需任何人工勞動技能來達到成功制造的目的;其占用區(qū)域是非常小的，攜帶制造起來非常的方便;其可順利地實現(xiàn)不同材料間的密切組合;它的復制實體是十分精準的等等。可是，其自身亦存在許多有待解決的問題，特別是材料與打印機間的聯(lián)系性。當前，有不少的3D打印機只能對一些構造簡單的物體進行打印，材料也僅限于支持那些單一性的材質(zhì)。那些可以打印復雜模型的打印機成本造價是非常昂貴的，在這一過程中相關制造技術、成本控制等方面依然淺存著一些實際性的問題，這些基本現(xiàn)狀給3D打印技術在建筑領域的大范圍普及帶來了一定的制約。

3 3D打印技術在建筑領域的展望

目前，國內(nèi)一些學者也提出了相應的觀點：同濟大學土木土木工程學院陶雨蒙[1]等已經(jīng)給出了3D打印技術在土木工程方面的瞻望。重要提出了3D打印技術在難施工的鋼結構節(jié)點上、澆筑模板上、抗震耗能的建筑構件上、建筑施工模板上以及智能化施工等方面應用的暢想。

4 結語

從當前建筑領域中3D打印技術的基本應用現(xiàn)狀來看依然處于最初的起步階段，唯有更多的新技術、新政策等不斷地發(fā)展才能夠促使此技術得到有效地推廣與更好地應用。針對目前我國建筑領域中存在的問題，需要不斷地研發(fā)新的3D打印技術，這不僅有助于解決我國及其他國家全球住房危機與能源節(jié)約等問題，同時能夠推動社會得到穩(wěn)定地可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]成莞莞.3D打印技術在建筑領域的應用前景分析[J].山西建筑，2017，43（22）：257-258.

[2]張皓，安宇塵.3D打印技術在建筑工程領域的應用與前景[J].山西建筑，2016，42（11）：17-18.