3D打印技術在建筑工程中的應用與前景

代林振

摘 要：在信息化時代背景下，建筑領域也迎來了新的發(fā)展契機，其中3D打印技術開始在建筑工程中得到了應用，雖然目前尚處于探索嘗試階段，但不可否認的是這一技術在工程建筑過程中發(fā)揮著巨大的作用，對于建設設計、建筑市場開發(fā)、建筑構件、制造實體建筑等方面都有著顯著的應用效果。該技術在建筑工程中有著非常廣闊的應用前景，可用于應急、臨時建筑，制作高精度預制構件以及可視化設計，在以后需要仍然需要不斷的探索實踐。本文主要探究了3D打印技術在建筑工程中的應用與前景，以供參考交流。

關鍵詞：3D 打印技術;建筑工程;應用;前景

科技改變生活，科技提高效率，科技創(chuàng)造價值。隨著科技進步，如今越來越多的新技術、新工藝、新材料被應用到建筑工程領域，極大地提高了工程建設的質量和效率。3D打印技術正是科技發(fā)展的產物，自從其研制誕生以來，就不斷地吸引人們的眼球，受到各行各業(yè)的廣泛關注，其中在建筑領域中的應用有著非常重要的價值，已經成為一種重要的施工技術，與傳統建筑方式相比具有多方面的優(yōu)勢，需要對其具體應用及發(fā)展前景進行深入探究，從而為建筑領域的發(fā)展提供更大的助力。

1 3D打印技術在建筑工程中的應用

1.1 在建筑設計方面中的應用

3D打印，實際就是快速成型技術的應用，快速成型技術是特種加工技術中具有代表性的一種，它是集數控、機械CAD/CAM技術、激光加工、新材料科學等多種新型技術為一體的新技術。由于3D打印成品的可塑性非常強，從二維到三維，3D打印可以精確到600dpi，每層0.01毫米的厚度，幾乎任何復雜的結構都可以輕松打印出來，于是許多建筑設計師將該技術用于建筑與市政布局模型、工業(yè)設計的快速成型。以往建筑設計師制作模型和3D效果圖都是手勾草圖，現在則提供了一種全新的操作模式，整個建筑模型制造過程分為拍照、建模、打印三個階段，這種操作方式比用軟件畫圖、按照圖紙仿形雕刻更精確、更快捷^[1]。

1.2 在建筑市場開發(fā)中的應用

（1）在對建設方案初級設計階段，傳統的2D圖像有著很大的技術障礙，需要具有豐富的空間想象力才能進行科學的方案設計，但在3D打印技術的支持下，所打印的模型具有直觀立體化的特征，可以準確展示設計思路，并且可以根據討論結果做出改變。例如對于交通綜合體、城市綜合體等類型的建筑群開發(fā)的時候，在分析這些綜合體的建設會對城市空間產生的影響的時候，最后的方式就是可以運用3D打印技術制作直觀性的模型，展示出綜合體在建成完工的形象和效果。（2）在建筑方案提交的階段，對于工程建設方案、成本、準則等方面的要求都要考慮，利用3D打印模型可以再現建筑與環(huán)境，可以幫助設計者思考在城市空間和環(huán)境方面的設計還存在哪些疏忽和不足，從而形成完善的建筑方案。（3）在工程項目營造階段，可以發(fā)揮3D打印模型的輔助設計功能，對建筑裝飾材料、裝飾風格、物品陳設等方面進行細化的設計和展現。（4）展示建筑項目成果。3D打印模型就是真實建筑的縮微化再現，可以吸引客戶的目光并贏得信任。

1.3 在建筑構件方面的應用

建筑構件的質量在建筑工程施工中非常重要，是需要關注的一個重要環(huán)節(jié)。如今有一些建筑師將3D打印技術應用于建筑構件中。起初，建筑師采用SLS（選擇性激光燒結）3D打印技術按照設計的尺寸分段打印各個節(jié)點，然后將其組裝起來，能夠滿足建筑所需要的美學和結構方面的需求。

1.4 在制造實體建筑方面的應用

3D打印技術在建筑工程中的運用，最直接的體現就是在實體建筑的制造上，通俗地來說嗎，就是運用該施工技術蓋房子，在具體的工程項目施工當中，采用的是分段打印組裝方式，即建筑模塊化，在工廠里每塊打印好，最后一起現場組裝。與建設傳統房屋一樣，打印房子之前首先需要打下地基;接著，打印機根據圖紙打印墻體結構，同時預留“梁”與“柱”澆筑的空間;最后，在預留空間置入鋼筋、灌注混凝土，在墻體的中空部分填充保溫材料。這種打印實體建筑在我國也有案例，肉眼觀察，這些3D打印房與普通房屋有著明顯的區(qū)別：它們的墻體有著類似雕飾的紋路，或橫向或縱向，而整體效果宛如制作奶油蛋糕時擠出的奶油被一層一層堆疊起來^[2]。

2 3D打印技術在建筑工程中應用的前景展望

3D打印技術的應用功能已經成為各國探索研究的重點，該技術具有周期短、低成本、成型質量高和節(jié)能環(huán)保等方面的優(yōu)勢，但同時也存在一些不足，在未來可以從以下幾個方面入手繼續(xù)探索：（1）可用于應急、臨時建筑。在應對地震、海嘯等自然災害的時候，利用3D打印技術周期短、低成本的特點建造臨時房屋，可以作為災民的臨時庇護所，達到良好的抗震救災成效。（2）可制作高精度預制構件。3D 打印機控制噴頭逐層打印，可以完成各種傳統建造難以實現的造型。這樣生產出各種造型的構件，為建筑師天馬行空的設計提供保障。（3）可視化設計。目前建筑設計均為CAD 制圖，3D 打印可以更直觀地表現出所設計的建筑，達到設計最優(yōu)化^[3]。

3 結語

總之，3D打印技術在建筑工程中的應用價值已經是不容置疑的，雖然我國當前在這方面尚處于探索研究階段，存在著一些需要解決的技術難題，但運用3D打印技術建設建筑工程是一個發(fā)展趨勢，具有深刻的前景和發(fā)展?jié)摿?，需要集中?yōu)勢資源和人才，不斷探索創(chuàng)新。相信在將來，3D 建筑一定會成為建筑業(yè)的新標桿。

參考文獻：

[1]王子明，劉瑋.3D 打印技術及其在建筑領域的應用[J].混凝土世界，2015（1）：50-57.

[2]朱嘉輝.探究3D打印技術在建筑領域的應用及展望[J].建筑技術開發(fā)，2018，45（5）：77-78.

[3]費倩儒.3D打印技術的研究現狀與在建筑行業(yè)的應用前景[J].科技風，2017（15）：1.