3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)的研究、應(yīng)用現(xiàn)狀與展望

黎家昕 王金晶 吳連銘 羅川旭 姚昊翊

摘 要：3D打印是一種以三維計(jì)算機(jī)模型為模板，通過(guò)逐層疊加的方式來(lái)堆砌出三維型體的快速成型技術(shù)，目前在建筑行業(yè)中已有很多地區(qū)嘗試。本文重點(diǎn)從以下三方面介紹了擠壓式3D打印在建筑行業(yè)中的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀：（1）建筑設(shè)計(jì)與施工，包含裝配式打印、整體式打印和群組機(jī)器人集合打印裝配;（2）建筑材料，包含水泥基材料在增加強(qiáng)度、硬度、耐久度、可打印性等方面的研究;（3）建筑裝飾與裝修，包含現(xiàn)代建筑裝飾裝修和古建筑修復(fù)與數(shù)字化信息庫(kù)的建設(shè)。通過(guò)分析3D打印技術(shù)在工程建造領(lǐng)域中的技術(shù)欠缺、管理不到位等問(wèn)題，總結(jié)了3D打印建筑在工業(yè)化發(fā)展過(guò)程中需要應(yīng)對(duì)的技術(shù)、管理層面的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);3D打印建筑;建筑設(shè)計(jì)與施工;3D打印建筑材料;3D打印建筑裝飾與裝修;古建筑修復(fù)

3D打印是一種將材料逐層堆積并黏合成實(shí)體的快速成型技術(shù)[1]，由于其層層疊加的加工特點(diǎn)又被稱(chēng)為增材制造[2]。該技術(shù)誕生于1984年，經(jīng)歷了幾十年的迅速發(fā)展，3D打印漸漸進(jìn)入了我們的日常生活，目前已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、建筑、生物、食品、服裝設(shè)計(jì)、文物保護(hù)等領(lǐng)域。3D打印建筑技術(shù)最早是美國(guó)學(xué)者Joseph Pegna[3]提出的，它是一種按照預(yù)先設(shè)計(jì)的建筑模型和程序，用特制的打印“油墨”—建筑材料—通過(guò)機(jī)器設(shè)備智能“打印”出來(lái)并逐層累加，從而達(dá)到建筑建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)且具有實(shí)用功能的建筑的技術(shù)。與傳統(tǒng)建筑工藝相比，3D打印技術(shù)具有滿(mǎn)足復(fù)雜的多樣化建筑外形、施工周期短、施工安全、節(jié)約勞動(dòng)力、降低成本、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)[4-5]。3D打印技術(shù)的引入，把建筑業(yè)帶入了數(shù)字領(lǐng)域，它將建筑設(shè)計(jì)、施工、項(xiàng)目管理、裝備、新型材料、應(yīng)用融合等綜合為一個(gè)新的體系，可快速建造出各種傳統(tǒng)建筑工藝不易建造甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)的新型建筑結(jié)構(gòu)。

本文結(jié)合3D打印建筑技術(shù)進(jìn)展，介紹3D打印在建筑設(shè)計(jì)與施工、項(xiàng)目管理、建筑裝飾裝修和古建筑修復(fù)等領(lǐng)域的典型應(yīng)用，并指出3D打印今后在建筑行業(yè)需要面對(duì)的挑戰(zhàn)。

1 建筑設(shè)計(jì)與施工

對(duì)于建筑師來(lái)說(shuō)，可以創(chuàng)建復(fù)雜外形的建筑是3D打印最大的優(yōu)勢(shì)[6]。例如逐步成熟的非線(xiàn)性建筑，依靠自由多變的外形特征煥發(fā)了城市新的活力[7]，但是它復(fù)雜的外形使得施工中定位、模板安裝、支模架搭設(shè)有很大困難。如今3D打印建筑的興起和云計(jì)算的到來(lái)，鼓舞著勇于創(chuàng)新的建筑師們繼續(xù)進(jìn)行非線(xiàn)性建筑的深化應(yīng)用[8]，為自由建筑外形的進(jìn)一步發(fā)展提供了便捷條件。

1.1 裝配式打印

預(yù)制裝配式的3D打印建筑是預(yù)先在電腦中將三維建筑模型按照不同的結(jié)構(gòu)或受力情況劃分成多個(gè)部分，在工廠(chǎng)分別打印完成后再運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)組裝[9]。與傳統(tǒng)預(yù)制裝配式建筑不同的是，預(yù)制板可以直接打印出不同的肌理而不需要后期美化加工（如圖1盈創(chuàng)集團(tuán)的不同肌理板），給建筑外觀(guān)帶來(lái)了新的可能。

2021年8月，位于荷蘭埃因霍溫（Eindhoven）的3D打印房屋將迎來(lái)第一批租戶(hù)。這是5棟獨(dú)立的單層出租房屋，外形看起來(lái)像一塊大石頭，使人眼前一亮。建筑面積94平方米，有寬敞的客廳，兩間臥室。房屋由24個(gè)逐層打印的混凝土部件組成（見(jiàn)圖2），這些工廠(chǎng)里打印好的部件通過(guò)卡車(chē)運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)裝配，最后安裝屋頂和窗框并完成整棟房屋的建造（見(jiàn)圖3），所有的家具、裝飾依然為傳統(tǒng)施工技術(shù)（見(jiàn)圖4）。這些3D打印混凝土房屋有超厚的隔熱層，并且與城市供暖系統(tǒng)相連，非常舒適且節(jié)能。

除了國(guó)外的飛速發(fā)展，我國(guó)的北京華商陸?？萍加邢薰疽惨淹瞥隽诉m用于裝配式建筑的龍門(mén)式建筑3D打印機(jī)，既輕便又便宜，用來(lái)建造數(shù)字化設(shè)計(jì)、工廠(chǎng)化生產(chǎn)、裝配式組裝的3D裝配式建筑。施工過(guò)程中不受季節(jié)影響，需要的建筑工人數(shù)量很少，建筑質(zhì)量得到提升的同時(shí)還大大縮減了施工周期。與傳統(tǒng)“裝配式建筑”將事先做好的梁、板、柱、墻等建筑構(gòu)件在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行搭積木式拼合的產(chǎn)業(yè)模式不同，華商陸海3D裝配式建筑主要是基于3D打印建筑技術(shù)，以“單體建筑”為單位在工廠(chǎng)進(jìn)行定制化打?。ㄒ?jiàn)圖5），最終在現(xiàn)場(chǎng)裝配而成，解決了傳統(tǒng)“裝配式建筑”墻面開(kāi)裂、板材拼接縫隙不均、隔音效果不佳、保溫隔熱效果差等難題。

1.2 整體式打印

不同于裝配式的3D打印建筑技術(shù)，整體式打印不需要在工廠(chǎng)里打印好獨(dú)立的構(gòu)件再運(yùn)到建筑基地進(jìn)行組裝，而是直接在現(xiàn)場(chǎng)建造，整個(gè)建筑用打印機(jī)在原點(diǎn)一次性打印建造完成。2017年，俄羅斯建造了一座占地37平方米的房子（見(jiàn)圖6），只花了不到一天就建造完成，成本7萬(wàn)多元人民幣。它是由舊金山ApisCor公司生產(chǎn)的圓形3D打印機(jī)建造完成（見(jiàn)圖7）。這款緊湊型的3D打印機(jī)便于運(yùn)輸，它有一個(gè)旋轉(zhuǎn)底座和起重機(jī)般的機(jī)械手臂，底座部分用于存儲(chǔ)、供應(yīng)原料，360°旋轉(zhuǎn)的活動(dòng)手臂負(fù)責(zé)搭建，因此可以實(shí)現(xiàn)比自身更大的打印尺寸。

北京華商陸?？萍加邢薰緩?016年的以鋼筋混凝土為原材料的“現(xiàn)場(chǎng)整體打印”的示范建筑，到2018年打印的正式商用建筑“新溫莎城堡”（圖8），向我們展示了我國(guó)3D打印建筑技術(shù)的快速發(fā)展?！靶聹厣潜ぁ泵娣e超過(guò)600平方米，是由華商陸海自主研發(fā)的“建筑3D打印機(jī)”完成的，在不到2個(gè)月的打印工期內(nèi)，建筑3D打印機(jī)噴射出超過(guò)500噸的混凝土，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)格迥異的多層建筑的現(xiàn)場(chǎng)整體打印。

2019年11月，中建股份技術(shù)中心和中建二局華南公司聯(lián)合完成了一棟7.2米高，總面積230平方米的雙層辦公樓的打?。ㄒ?jiàn)圖9），打印設(shè)備由中建機(jī)械公司設(shè)計(jì)制造，打印材料、設(shè)備、工藝及控制軟件均是自主開(kāi)發(fā)，建筑3D打印技術(shù)利用電腦智能控制，全部使用機(jī)械自動(dòng)化操作，可以做到24小時(shí)不間斷打印，主體打印只需3天，節(jié)約材料超過(guò)60%，建好的房屋壽命可達(dá)50年。打印出的中空墻壁還可以填充保溫材料達(dá)到節(jié)能降噪的目的（見(jiàn)圖10）。

2 建筑材料

3D打印建筑物使用的建筑材料是通過(guò)3D打印機(jī)的傳輸管和噴嘴擠出的“油墨”，這種特殊“油墨”主要由膠凝材料、各種粗細(xì)骨料、外加劑、特種纖維等[10]混合制成。3D打印機(jī)噴嘴結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不當(dāng)容易堵塞，因此，3D打印建筑材料的配制要求比傳統(tǒng)建筑材料要高。

水泥基材料作為主要的3D打印建筑材料[11]，是基于流變學(xué)原理及水泥水化原理實(shí)現(xiàn)水泥基材料的3D打印[12-14]。其研發(fā)[15-17]包括：通過(guò)添加不同配比的外加劑，控制水泥基材料的流變性和收縮率，增加水泥基材料的強(qiáng)度、韌性和耐久性，提高打印材料的層間黏結(jié)性能;通過(guò)選用不同的骨料，減輕結(jié)構(gòu)自重[18];在管理上制定打印材料的性能評(píng)價(jià)方法等。

2.1 增加強(qiáng)度、硬度和耐久性

3D打印建筑所用的水泥基材料要確保硬化后具備一定的強(qiáng)度、硬度和耐久性，相鄰兩層材料之間要能緊密黏結(jié)成一個(gè)整體[19]。一般認(rèn)為，適合3D打印建筑材料添加的骨料應(yīng)為粒徑10毫米以下的近似球型，具有高強(qiáng)度低密度的特性[20]。

Weger D等[21]通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)采用粉末黏結(jié)工藝成型的3D打印水泥基材料抗凍融性能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求;劉致遠(yuǎn)[22]針對(duì)寒冷條件下水泥基材料強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律及抗凍耐久性進(jìn)行了研究，總結(jié)了添加不同外加劑后材料抗壓、抗折性能的變化;曹香鵬等[23]通過(guò)在添加了礦物摻合料的復(fù)合膠凝材料中摻入中空玻璃微珠，制備出了抗壓、抗折強(qiáng)度適宜的建筑材料;王里等[24]制備了環(huán)氧樹(shù)脂改性砂漿和氯丁橡膠改性砂漿來(lái)增強(qiáng)相鄰材料層的界面黏結(jié)性能，增強(qiáng)打印建筑的整體穩(wěn)定性;Zhang等[25]研究發(fā)現(xiàn)，3D打印水泥基材料具有較高的抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度，較低的干燥收縮率，較好的抗硫酸鹽侵蝕和碳化能力，但抗凍害和氯離子滲透能力較低。

2.2 優(yōu)化可打印性能

相對(duì)于傳統(tǒng)建筑用混凝土，3D打印用混凝土需要有適宜的流動(dòng)性，不堵塞管道和噴嘴，并能短時(shí)間內(nèi)凝結(jié)。若流動(dòng)性過(guò)大，凝結(jié)速度慢，會(huì)導(dǎo)致在3D打印過(guò)程中材料無(wú)法堆疊;而流動(dòng)性過(guò)小，則會(huì)導(dǎo)致3D打印機(jī)噴頭的堵塞。因此，研發(fā)新型復(fù)合外加劑來(lái)控制水泥基材料的硬化時(shí)間是3D打印建筑材料研究的重要方向[26]。

學(xué)者們[27-29]的研究表明，摻入減水劑使混凝土具有較好的流動(dòng)性已經(jīng)成為混凝土獲得較快初凝能力的一種重要方法;LE T T等[30-31]研究發(fā)現(xiàn)，降低水膠比、增加粉煤灰摻量有助于降低打印過(guò)程中混凝土漿料的收縮率;范詩(shī)建等[32]則提出添加改性劑的磷酸鹽水泥具有快凝、早強(qiáng)、黏結(jié)強(qiáng)度高和生物相容性好的優(yōu)點(diǎn);薛龍[33]研究發(fā)現(xiàn)，添加促?gòu)?qiáng)減縮劑、無(wú)堿液體速凝劑以及硫酸鋁溶液能夠明顯縮短水泥的凝結(jié)時(shí)間;使用硫鋁酸鹽水泥和鋁酸鹽改性硅酸鹽水泥能獲得早強(qiáng)快凝的3D打印混凝土[34-35];Zhang Y等人[36]設(shè)計(jì)了一種在輸送過(guò)程和擠出時(shí)具有良好流動(dòng)性的水泥漿體;李艷玲[37]研究了添加不同化學(xué)外加劑的水泥基建筑砂漿性能后發(fā)現(xiàn)，3D打印建筑砂漿降低了不能振搗夯實(shí)材料所造成的收縮變形，且凝結(jié)時(shí)間可控，可擠出性能與力學(xué)性能較好;高效減水劑和緩凝劑的最佳摻量可改善材料流變性能。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)由于城市建設(shè)的需求，傳統(tǒng)的建造方式每年產(chǎn)生的建筑廢料高達(dá)20億噸。隨著3D打印建筑技術(shù)的推廣和打印“油墨”的研發(fā)，使用建筑廢料進(jìn)行打印得到了研究者的關(guān)注。通過(guò)這種技術(shù)，可以回收大量的建筑廢料有效利用后，變成建設(shè)科技智能城市的重要物資，不但節(jié)省城市建設(shè)的費(fèi)用，也極大地降低了建筑垃圾對(duì)城市的環(huán)境污染。另外，研究人員也在積極地研制開(kāi)發(fā)其他新型材料，如：砂材料、生物纖維材料和智能材料等。

3 建筑裝修與裝飾

3D打印技術(shù)可以建造一些形態(tài)復(fù)雜的產(chǎn)品，使造型藝術(shù)不再受限于制造技術(shù)，促使設(shè)計(jì)師將設(shè)計(jì)重點(diǎn)更多地放在產(chǎn)品的外觀(guān)創(chuàng)新上，表達(dá)自己天馬行空的思路[38]。目前，一些3D打印產(chǎn)品設(shè)計(jì)網(wǎng)站的出現(xiàn)，客戶(hù)可以很方便地與設(shè)計(jì)師溝通后購(gòu)買(mǎi)個(gè)性化設(shè)計(jì)，使客戶(hù)自由定制建筑內(nèi)裝飾裝修產(chǎn)品[39]。由于打印室內(nèi)裝飾使用的材料性能要求（如強(qiáng)度等）比建筑主體低，能更好地展現(xiàn)出3D打印技術(shù)在復(fù)雜曲面造型中精細(xì)、高效、低成本的特點(diǎn)。

法國(guó)設(shè)計(jì)師Franois Brument和 Sonia Laugier的作品“Habitat imprimé”以一種全新的思維突破了傳統(tǒng)的室內(nèi)設(shè)計(jì)（圖11），依據(jù)不同家具和設(shè)備衍生出變化的墻壁厚度，通過(guò)不同材料（塑料、混凝土、砂石）的疊加，打造出一個(gè)與眾不同的個(gè)性化空間，或許將成為未來(lái)小戶(hù)型裝飾裝修的另一種發(fā)展趨向;上海東海廣場(chǎng)SOHO售樓處室內(nèi)裝飾和一體化完整家居打印的自由曲面則處處散發(fā)著科幻的氣息（圖12）。

除了現(xiàn)代化的裝飾與裝修，3D打印技術(shù)對(duì)于傳統(tǒng)建筑裝飾技能的保留與傳承也起著積極的推動(dòng)作用。我國(guó)江西樂(lè)平素有“中國(guó)古戲臺(tái)博物館”之美譽(yù)，古戲臺(tái)建筑營(yíng)造技藝入選為國(guó)家級(jí)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，其精美的木雕讓人嘆為觀(guān)止?，F(xiàn)今傳統(tǒng)工藝技術(shù)的學(xué)習(xí)傳承者愈來(lái)愈少，以致木雕、石雕等很多傳統(tǒng)技藝在流失，據(jù)許飛進(jìn)團(tuán)隊(duì)[40]考察，現(xiàn)存的樂(lè)平雕刻工匠正趨于老齡化，年輕的傳承人嚴(yán)重缺乏;另外，大部分工匠技藝不傳外姓徒弟的傳統(tǒng)方式增加了技藝傳承斷層的危機(jī)。于是，研究者借助紅外線(xiàn)掃描并建模的技術(shù)儲(chǔ)存下數(shù)字化的雕刻數(shù)據(jù)，最終建立數(shù)據(jù)庫(kù)加以整理和保存，從而將高超的傳統(tǒng)技藝留存下來(lái)，需要時(shí)再通過(guò)3D打印的實(shí)體模型來(lái)學(xué)習(xí)制造。此外，劉新業(yè)等人[41]依照影像數(shù)據(jù)采集、數(shù)字建模、修復(fù)模型細(xì)節(jié)、場(chǎng)景渲染的步驟對(duì)沈陽(yáng)北塔建筑紋飾進(jìn)行修復(fù)，最終通過(guò)3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了紋飾的復(fù)原，為展現(xiàn)地域文化帶來(lái)了可行的新模式。值得關(guān)注的是，在古建筑建造和保護(hù)的研究中通過(guò)紅外線(xiàn)掃描技術(shù)進(jìn)行古建筑數(shù)字化建模[42-43]、建立古建筑常用的3D構(gòu)件庫(kù)并進(jìn)行3D打印的技術(shù)[44-45]已在古建筑裝飾構(gòu)件的替換中取得突破，但在受力復(fù)雜的梁柱構(gòu)件上進(jìn)行替換還在試驗(yàn)當(dāng)中[46]。

結(jié)語(yǔ)

3D打印建筑具有節(jié)約資源、降低成本、工期較短、設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)勢(shì)，目前十分適用于緊急安置等住房，在農(nóng)村和受災(zāi)重建活動(dòng)板房中具有其優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，由于3D打印建筑在技術(shù)上仍然有欠缺，管理上也還不完善，在未來(lái)需要面對(duì)以下挑戰(zhàn)：

（1）技術(shù)發(fā)展。3D打印因其材料層層疊加、架空部位缺乏支撐和受建造環(huán)境的影響原因，以目前的技術(shù)在混凝土中配筋還有一些障礙[47];因此，要提高3D打印建筑的整體性和抗震性，還需要在創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和新型材料的研發(fā)方向拓展。同時(shí)，有針對(duì)性地促進(jìn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、激光技術(shù)、AI技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料工程等多項(xiàng)技術(shù)集成化發(fā)展才能加快3D打印建筑的推廣。此外，探索由若干小機(jī)器人（打印機(jī)）在三維模型中協(xié)調(diào)執(zhí)行復(fù)雜、龐大建筑的打印任務(wù)，是未來(lái)3D打印建筑的發(fā)展方向之一，機(jī)械和軟件集成開(kāi)發(fā)對(duì)于小型群組機(jī)器人集合打印并提高打印精度的研發(fā)有著強(qiáng)力的推動(dòng)作用。

（2）制定評(píng)價(jià)體系和建設(shè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于3D打印建筑的整體抗震性、防火性、使用年限的研究較少，與施工組織管理相關(guān)的規(guī)范較少，建筑各構(gòu)配件的剛度、強(qiáng)度的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)缺乏[48]。目前，美國(guó)的材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）已經(jīng)有了建筑3D打印的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)關(guān)于擠出工藝的3D打印建筑技術(shù)及其水泥基材料也已經(jīng)發(fā)布了《混凝土3D打印技術(shù)規(guī)程》（T/CECS 786—2020），目前還有多部關(guān)于3D打印水泥基材料工作性能及力學(xué)性能的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)正在編寫(xiě)?？梢?jiàn)3D打印建筑技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系正在逐漸建立，隨著大量3D打印建筑的研究應(yīng)用結(jié)果不斷完善和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)立，3D打印技術(shù)將會(huì)走向市場(chǎng)化之路。

（3）建筑項(xiàng)目管理的變革。希望建筑設(shè)計(jì)師們能利用高度的設(shè)計(jì)自由重塑人們對(duì)建筑的思考方式[49]，也為項(xiàng)目經(jīng)理等管理層把權(quán)力下放，形成自我監(jiān)管的分散化管理方法指明了方向[50]。行業(yè)內(nèi)的利益相關(guān)者（建筑師、工程師、客戶(hù)、開(kāi)發(fā)商、分包商、材料供應(yīng)商乃至政府主管部門(mén)等）需要分擔(dān)建造技術(shù)創(chuàng)新后的風(fēng)險(xiǎn);除此以外，傳統(tǒng)的建筑項(xiàng)目工業(yè)化是利用較高程度的預(yù)制和場(chǎng)外生產(chǎn)的方法，將增值活動(dòng)轉(zhuǎn)移到供應(yīng)鏈的上游[51-52]，而3D打印技術(shù)的使用扭轉(zhuǎn)了這一趨勢(shì)，將增值活動(dòng)重新轉(zhuǎn)回建筑工地，只是將復(fù)雜部件的生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到場(chǎng)外，這對(duì)于建筑工業(yè)化的發(fā)展方向?qū)?huì)有極大的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]李滌塵，賀健康，田小永，等.增材制造：實(shí)現(xiàn)宏微結(jié)構(gòu)一體化制造[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2013，49（6）：129-135.

[2]GIBSON I，ROSEN D W，STUCKER B.Additivemanufactur-ing technologies[M].New York：Springer，2014.

[3]PEGNA J.Exploratory investigation of solid freeformconstruction[J].Automation in construction，1997，5（5）：427-437.

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

[5]王香港，王申，賈魯濤，等.3D打印混凝土技術(shù)在新冠肺炎防疫方艙中的應(yīng)用[J].混凝土與水泥制品，2020（4）：1-4.

[6]Hager I，Golonka A，Putanowicz R.3D Printing of Buildings and Building Components as the Future of Sustainable Construction？[J].Procedia Engineering，2016，151：292-299.

[7]李國(guó)勇.非線(xiàn)性建筑從設(shè)計(jì)到施工難點(diǎn)及解決方案——以平潭海島科學(xué)博物館項(xiàng)目為例[J].安徽建筑，2018，024（003）：142-143.

[8]秦正.非線(xiàn)性建筑設(shè)計(jì)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（20）.

[9]章國(guó)琴.建造語(yǔ)境下3D打印建筑技術(shù)綠色應(yīng)用的瓶頸及價(jià)值思考[J].建筑技術(shù)，2016，47（10）：880-882.

[10]張大旺，王棟民.3D打印混凝土材料及混凝土建筑技術(shù)進(jìn)展[J].硅酸鹽通報(bào)，2015（06）：1583-1588.

[11]張翼，朱艷梅，任強(qiáng).3D打印建筑技術(shù)及其水泥基材料研究進(jìn)展評(píng)述[J].硅酸鹽通報(bào)，2021，40（06），1796-1807.

[12]WANGLER T，ROUSSEL N，BOS F P，et al.Digital concrete：a review[J].Cement and Concrete Research，2019，123：105780.

[13]ROUSSEL N.Rheological requirements for printable concretes[J].Cement and Concrete Research，2018，112：76-85.

[14]DE SCHUTTER G，LESAGE K，MECHTCHERINE V，et al.Vision of 3D printing with concrete：technical，economic and environmentalpotentials[J].Cement and Concrete Research，2018，112：25-36.

[15]LIM S，BUSWELL R A，LE T T，et al.Developments in construction-scale additive manufacturing processes[J].Automation in Construction，2012，21：262-268.

[16]BUSWELL R A，LEAL DE SILVA W R，JONES S Z，et al.3D printing using concrete extrusion：a roadmap for research[J].Cement and Concrete Research，2018，112：37-49.

[17]ASPRONE D，MENNA C，BOS F P，et al.Rethinking reinforcement for digital fabrication with concrete[J].Cement and Concrete Research，2018，112：111-121.

[18]馬國(guó)偉，柴艷龍，王里，等.3D打印陶砂輕質(zhì)混凝土的制備與力學(xué)性能測(cè)試[J].實(shí)驗(yàn)力學(xué)，2020，35（1）：58-66.

[19]LE T T，AUSTIN S A，LIM S，etal.Hardened properties ofhigh-performance printing concrete[J].Cement and ConcreteResearch[J].2012，42（3）：558-566.

[20]耿會(huì)嶺，楊政，袁雅賢.3D打印在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用[J].混凝土與水泥制品，2019，No.279（07）：38-42+87.

[21]Weger D，Lowke D，Gehlen C，et al.Additive manufacturing of concrete elements using selective cement paste intrusion——effect of layer orientation on strength and durability[C]// 1st International Conference on Concrete and Digital Fabrication Digital Concrete 2018.2018.

[22]劉致遠(yuǎn).3D打印水泥基材料流變性能調(diào)控及力學(xué)性能表征[D].中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院，2019.

[23]曹香鵬，黃明洋.玻璃微珠對(duì)OPC-SAC體系復(fù)合膠凝材料性能的影響及在3D打印中應(yīng)用[J].混凝土與水泥制品，2020（2）：1-4.

[24]WANG L，TIAN Z H，MA G W，etal.Interlayer bonding improvement of 3D printed concrete with polymer modifiedmortar：Experiments and molecular dynamics studies[J].Cementand Concrete Composites，2020，110.

[25]ZhangY，Zhang Y，Yang L，et al.Hardened properties and durability of large-scale 3D printed cement-based materials[J].Materials and Structures，2021，54（1）：1-14.

[26]文俊，蔣友寶，胡佳鑫，等.3D打印建筑用材料研究，典型應(yīng)用及趨勢(shì)展望[J].混凝土與水泥制品，2020，290（06）：52-55.

[27]趙鵬輝，徐清.3D打印混凝土建造工藝及原材料探析[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2018（8）：108.

[28]喬星宇，李韻通，潘寧.3D打印建筑混凝土配合比設(shè)計(jì)研究[J].現(xiàn)代裝飾（理論），2016（6）：240-241.

[29]王棟民，熊衛(wèi)鋒，左彥峰，等.聚羧酸鹽高性能減水劑的制備，作用機(jī)理及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].混凝土，2008（5）：64-67.

[30]LE T T，AUSTIN S A，LIM S，etal.Hardened properties ofhigh-performance printing concrete[J].Cement and ConcreteResearch[J].2012，42（3）：558-566.

[31]LE T T，AUSTIN S A，LIM S，etal.Mix design and freshproperties for high-performance printing concrete[J].Materialsand Structures，2012，45（8）：1221-1232.

[32]范詩(shī)建，杜驍，陳兵.磷酸鹽水泥在3D打印技術(shù)中的應(yīng)用研究[J].新型建筑材料，2015，42（1）：1-4.

[33]薛龍.3D打印水泥基材料的制備與性能研究[D].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2017.

[34]張大旺，王棟民.3D打印混凝土材料及混凝土建筑技術(shù)進(jìn)展[J].硅酸鹽通報(bào)，2015，34（6）：1583-1588.

[35]高磊，羅易，許蔣鵬，等.樁基工程3D打印混凝土材料工程性質(zhì)研究[J].河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2018，35（4）：21-24.

[36]Zhang Y，Zhang Y，Liu G，et al.Fresh properties of a novel 3D printing concrete ink[J].Construction and Building Materials，2018，174：263-271.

[37]李艷玲.基于化學(xué)外加劑的3D打印建筑砂漿材料性能研究[J].工業(yè)加熱，2021，50（7）：4.

[38]鐘光明，侯珂，朱嘉琪.快速成型技術(shù)在仿生家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].家具與室內(nèi)裝飾，2019（02）：84-85.

[39]王芳君，夏溢涵，鄧德儒.3D打印技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].家具與室內(nèi)裝飾，2014（08）：14-15.

[40]許飛進(jìn)，李昌鵬，張霄霄.3D打印技術(shù)在古建筑保護(hù)中的運(yùn)用[J].南昌工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，037（001）：58-62.

[41]劉新業(yè).3D打印技術(shù)在古建筑紋飾復(fù)原中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（12）：234.

[42]何原榮，陳平，蘇錚，等.基于三維激光掃描與無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的古建筑重建[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用，2019，34（6）：1343-1352.

[43]許睿.明清古建筑木構(gòu)件信息模型建立與利用的研究[D].北方工業(yè)大學(xué)，2020.

[44]王茹.古建筑數(shù)字化及三維建模關(guān)鍵技術(shù)研究[D].西北大學(xué)，2010.

[45]徐超利.古建筑3D打印中支撐結(jié)構(gòu)生成算法研究[D].西北大學(xué)，2017.

[46]許飛進(jìn)，李昌鵬，張霄霄.3D打印技術(shù)在古建筑模型中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2018（6）：181-184.

[47]藺喜強(qiáng)，張濤，霍亮，等.水泥基建筑3D打印材料的制備及應(yīng)用研究[J].混凝土，2016（6）：141-144.

[48]丁烈云，徐捷，覃亞偉.建筑3D打印數(shù)字建造技術(shù)研究應(yīng)用綜述[J].土木工程與管理學(xué)報(bào)，2015（03）：1-10.

[49]Gardiner J B.Exploring the emerging design territory of construction 3D printing-project led architectural research.2011.

[50]Hofmann E，M Rüsch.Industry 4.0 and the current status as well as future prospects on logistics[J].Computers in Industry，2017，89：23-34.

[51]Pan W，Gibb A G F，Dainty A R J.Perspectives of UK housebuilders on the use of offsite modern methods of construction[J].Construction Management & Economics，2007，25（2）：183-194.

[52]ThuesenC，Hvam L.Efficient on-site construction：learning points from a German platform for housing[J].Construction Innovation，2011，11（3）：338-355.

基金項(xiàng)目：2021年云南省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目“智增3D 打印工作室”（項(xiàng)目號(hào)：DC202110681039X）;2021年云南師范大學(xué)“課程思政”建設(shè)項(xiàng)目《建筑制圖》（項(xiàng)目號(hào)：2021kcsz26））;2021年云南省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目“基于光伏熱解農(nóng)業(yè)廢棄物制備生物炭系統(tǒng)設(shè)計(jì)”（項(xiàng)目號(hào)：S202110681021S）

作者簡(jiǎn)介：黎家昕（2001— ）， 男，漢族，廣東恩平人，本科，研究方向：文物保護(hù)與3D打印技術(shù)。

*通訊作者：姚昊翊（1989— ），女，漢族，云南玉溪人，碩士，講師，研究方向：建筑節(jié)能與太陽(yáng)能光熱利用。