3D工程打印技術在建筑工程施工中的應用分析

李棟

濰坊泰潤城建開發(fā)有限公司 山東濰坊 261021

1 3D 工程打印技術的概述

3D工程打印的工作原理與普通打印機工作原理相同，但其打印材料存在區(qū)別，金屬、陶瓷以及鋁材料等都是3D打印所使用的材料。3D打印機工作首先是利用塑料等粉末狀材料在平面上打印出一層，再把各個可黏合打印層粘好，通過每層的積累疊加，最后按照設計規(guī)劃要求形成三維物體。3D打印技術具有快速成型的特點，將金屬粉末等可黏合材料利用起來，通過多層打印的方式來完成立體零物件構造。在模具制造及工業(yè)建筑設計中，利用3D工程打印技術來建造相應的模型，能有效實現(xiàn)產品數(shù)字化制造。

2 3D 工程打印技術應用在建筑工程施工中的優(yōu)勢

3D工程打印技術應用在建筑工程施工中的優(yōu)勢可概括為以下四個方面：一是可有效提高工作效率，建筑模型的尺寸測量等各項工作都較為復雜，傳統(tǒng)的模型制造需耗費時間較長。3D打印技術能有效縮短工作時間，促使建筑項目設計等工作速度加快。二是可減少成本支出，傳統(tǒng)的注漿法制造技術成本較低，可實現(xiàn)大量制造聚合產品。3D打印技術還可在更短的時間內花費更低的成本生產少量產品。在產品需求量相同的情況下，利用3D打印技術進行生產更加經濟實惠。三是3D打印物品更加逼真，3D打印的分辨率能滿足多數(shù)應用需求，能還原復制等縮微模型，有助人們對建筑項目有更為直觀地了解。四是能有效拓寬設計者的想象空間，3D打印模型能將建筑項目周圍的各項影響因素全面展現(xiàn)出現(xiàn)，能使設計者考慮更加全面[1]。

3 3D 工程打印技術在建筑工程施工中的應用分析

3.1 建筑設計方面

3D打印技術有快速成型的應用特點，具有代表性的特殊加工技術，是將數(shù)控技術、機械CAM技術以及激光加工技術融合為一體的新型技術。3D打印成品有較強的可塑性，可實現(xiàn)從二維到三維上的轉變，可精確到600dpi，每層厚度可達0.01mm，能擺脫較多因素的限制，利用3D打印技術可輕松打印出多種復雜結構。隨著bim軟件的普及使用可以快速的由軟件內生成工程項目的3D打印文件，通過直連3D塑料耗材打印機可迅速打印施工模型；很多建筑設計師把3D打印技術應用在建筑布局建模和工業(yè)設計工作中，在以往，建筑設計師通過手繪草圖的方式制作建筑模型及3D效果圖，存在一定的誤差。當前，3D打印的建筑造型表現(xiàn)方式和傳統(tǒng)3D效果圖及建筑模型等明顯不同，是全新高效的操作模式。利用3D打印技術打造出的建筑模型能幫助設計師直觀地了解建造情況，矯正設計中的不足。3D打印整個建筑模型有拍照、建模及打印共三個階段制造過程，比傳統(tǒng)軟件畫圖方式更加便捷，準確度提高[2]。

3.2 建筑市場開發(fā)拓展方面

3D打印技術在建筑市場開發(fā)方面的應用具體可分為以下四個階段：一是建筑方案初始設計階段，通過2D圖想象3D空間的難度較大，對人們的空間想象能力有比較高的要求。3D打印模型有較強的實用性，能將建筑設計想法有效傳達出來，可各方討論提出的意見對建筑模型進行相應的調整。如在開發(fā)城市綜合體或交通綜合體等大體量建筑群的初始階段，設計人員應全面研究建成后對城市空間布局及其周圍建筑的影響。利用3D打印技術打印相應的建筑模型最為有效，能幫助設計人員直觀了解建成后的情景，3D打印機在此模型建設過程中有較大的優(yōu)勢。二是建設提交方案階段，建筑工程各階段的設計建造的最終會形成科學連貫的設計，使方案、成本等各方面的需求都能得以有效滿足。若是利用3D模型進行空間及環(huán)境的設計，可實現(xiàn)再現(xiàn)微縮版建筑及環(huán)境原型，更容易獲得建造方及公眾的支持，同時也可有效避免設計師疏忽對細節(jié)的把控而造成建設失敗的情況。三是建設項目技術設計階段和營造階段，在建筑項目建造過程中，3D打印模型對設計的輔助功能會發(fā)生相應的改變，重點轉移到建設項目技術、細部處理以及建筑風格的展現(xiàn)上。3D打印模型能深入細化建筑內飾及外飾的風格及空間布置等，對細部處理更為細致。四是建設項目成果展示階段。3D打印模型能作為設計及施工過程的重要依據(jù)，也可進行最終環(huán)節(jié)的成果展示。若設計公司將所完成的項目的縮微模型，再現(xiàn)了城市真實景觀，能提高客戶對設計公司的信任度，有利于爭取更多的設計業(yè)務，增加公司的企業(yè)收益[3]。

3.3 建筑構件制造方面

當前在建筑構件制造過程中，有部分建筑師將3D打印技術應用其中。在應用起始階段，建筑師通常會利用選擇性激光燒結3D打印技術按設計尺寸等標準要求打印各構件節(jié)點，再將其組裝成整個構件，簡便快捷，能有效彌補機器制造中不足。選擇性激光燒結3D打印技術應用在建筑構件制造中，可有效提高制作效率及質量，能使建筑的美學及結構方面的真實需求得以有效滿足。

3.4 實體建筑制造方面

3D打印技術在實體建筑制造方面的應用，通俗而言就是建造房屋。首先將建筑模塊化，采用分段打印組裝的方式，在工廠中利用3D打印技術打印完成各個部分，再將其運輸?shù)浆F(xiàn)場，組裝在一起。與傳統(tǒng)的房屋建設方式相同，在打印房屋前，首要任務就是打好地基，再利用3D打印機依據(jù)設計圖紙將墻體結構打印出來，并將房屋柱和梁的澆筑空間預留出來。最后，將鋼筋放置在預留空間，并灌注好混凝土，并將保溫材料填充入墻體中空部分，確保房屋有良好的保溫條件。我國有很多3D打印實體建筑的案例，3D打印房和普通房屋相比，3D打印房在橫向或縱向上有明顯的吊飾紋路，有層層堆疊的整體建造效果。

4 結語

綜上所述，3D工程打印技術可應用于建筑設計、建筑市場開發(fā)、建筑構件制造以及實體建筑制造方面，能大幅度提高生產效率，推動建筑行業(yè)發(fā)展進步。