李忠富，何雨薇

(大連理工大學建設管理系，遼寧大連 116024)

3D打印技術在建筑業(yè)領域的應用

李忠富，何雨薇

(大連理工大學建設管理系，遼寧大連 116024)

為分析3D打印技術在建筑業(yè)領域的應用，并探索出適合在我國建筑業(yè)領域中推廣3D打印技術的發(fā)展思路，采用文獻調研方法，介紹了3D打印技術的概念、國內外發(fā)展歷史以及3D打印技術在國內外建筑業(yè)領域中的應用現(xiàn)狀。論文采用案例分析方法介紹了國內外4個3D打印建筑的實現(xiàn)過程，同時結合3D打印技術應用的優(yōu)劣勢分析，提出了在我國建筑業(yè)推廣應用3D打印技術的發(fā)展思路與建議，最后得出結論:在我國建筑業(yè)領域推廣應用3D打印技術具有可行性和廣闊前景，與傳統(tǒng)建造方式相比該技術有很大優(yōu)勢;此外，3D打印技術應用于我國建筑業(yè)領域仍存在技術不夠成熟、投入不足、人才短缺等問題，需要在發(fā)展技術、政策、教育宣傳等方面的基礎上高效推廣應用。

3D打印技術;建筑業(yè);3D打印住宅

最近，以美國著名趨勢學家杰里米·里夫金為代表的學者關于“第三次工業(yè)革命”的呼聲引起全球范圍內的極大關注。新一輪的工業(yè)革命創(chuàng)建了新的生產方式和生活方式。第三次工業(yè)革命的核心內容是“制造業(yè)數字化”，并將帶動全球技術要素及市場要素配置方式的革命性變化。制造業(yè)的生產方式正發(fā)生著日新月異的變革，工程建設行業(yè)、基礎設施行業(yè)、制造行業(yè)都有一種融合的趨勢［1］。作為一種突破傳統(tǒng)的建造生產方式以及鏈接工廠化、信息化生產的新型技術，3D打印正悄然走向建筑業(yè)。

目前，世界多國科學家都非常重視3D打印技術的利用和改進，推廣其在工業(yè)活動中的廣泛應用，尤其是在產品設計和研發(fā)過程中對3D打印技術的認可度已經相當高。在國內3D打印技術也受到了廣泛關注，并取得了一定的成績。在國家多種項目基金的扶持下，中航集團用3D打印技術制造了飛機零件;黑龍江工程大學研發(fā)的3D打印機價格是國外同類型打印機的一半，卻能打印出8倍于國外打印機打印的零件體積;清華大學及國內研究機構在科技部的資助下進行了3D打印設備研發(fā)、3D數字化掃描、3D打印數字化設計、打印產品后處理等一系列研究，并建立了研發(fā)促進中心;國內很多城市還建立了3D打印展覽館普及3D打印技術;另外，西安交通大學、北京航空航天大學等科研院所為推廣及研究3D打印技術奠定了基礎;國家工程中心、國家重點實驗室為推動3D打印技術的發(fā)展提供動力［2］。

1 3D打印的概況

1.1 3D打印的概念

3D打印(3Dimensional Printing)技術目前正在制造業(yè)領域內迅速發(fā)展，被譽為“具有工業(yè)革命意義的制造技術”。學名是增材制造(material additivemanufacturing)，3D打印技術的主要生產過程是:通過計算機軟件設計立體數字模型文件作為基礎的加工制作樣式，再通過特定的成型設備(即“3D打印機”)，用絲化、液化、粉末化固體材料(金屬、塑料等)逐層“打印”再疊加成不同形狀連續(xù)層的方式來構造三維物體［3］。其實質就是快速成型技術(Rapid Prototyping，RP)。

1.2 3D打印技術的發(fā)展概況

3D打印技術最早可以追溯到上世紀80年代，過去其常用于打印工業(yè)設計、模具制造等領域的模型，目前該技術廣泛應用于建筑、工業(yè)設計、汽車、醫(yī)療產業(yè)、航空航天、工程和施工(AEC)、地理信息系統(tǒng)等領域［4］。目前已經有用3D技術打印出的巧克力、飛機、人造肝臟組織、金屬手槍等。在建筑業(yè)領域:2014年，中國首個3D打印建筑房屋項目于青島啟動。2014年4月，十幢3D打印建筑亮相上海，建造過程僅花費24小時。2014年初荷蘭建筑工作室環(huán)球建筑公司開工打印一座69米的3D景觀別墅，該建筑形式是基于一個莫比烏斯帶循環(huán)形式的3D打印建筑。2014年年初，倫敦設計工作室Softkill提出使用3D打印技術建造基于骨架形式的概念房屋，以纖維尼龍為結構，制作所有的部件需要三個星期，組裝起來則只需要一天，這可以緩解日益嚴重的英國住房危機。2014年年初，荷蘭阿姆斯特丹的建筑師們已經開始著手通過3D打印技術制造出世界上首個全尺寸3D打印房屋。項目前3周就打印好了一面高3米的墻角。同時也完成了建筑內框架的打印，并預留出空間布置電線、水管，預計完成整幢房屋搭建需要三年時間。2014年4月，萬科公司創(chuàng)始人、現(xiàn)任集團董事會主席王石也表示萬科的建研中心也將著手運用3D打印技術制造住宅。

1.3 3D打印技術在建筑業(yè)中的應用

傳統(tǒng)的建筑建造過程速度慢、不安全、成本高。并且施工危險、勞動強度大。隨著技術改進，3D打印技術已經可以“打印”方形、環(huán)形、圓形以及不規(guī)則形狀的房屋部件，甚至也有能力“打印”一整棟房屋［5］。

從原理上“打印”房屋和打印其他物品并無區(qū)別，只是改變了材料、尺度。用傳統(tǒng)方法建造房屋需要眾多步驟，使用3D打印技術就容易得多。具體打印過程如下:先在待建房屋的空地上安裝大型“打印”設備，該過程大概僅需要兩三名工人幾個小時時間。該設備外觀類似兩邊有滑軌的巨大行車，根據房屋3維設計圖紙，穩(wěn)定、均勻擠壓混凝土，一層一層疊加“打印”，與此同時機械手還能進行其他建筑材料的安裝，甚至可以做像鋪設瓷磚這樣的精細活［6］。據估算，建一棟2500平方英尺(約232.3平方米)的房屋僅需20小時左右。這樣的3D“打印機”不僅能“打印出”一棟房屋，還能夠建造一整片房屋，并且可令房屋呈現(xiàn)樣貌多樣化。

國內目前采用的3D打印建筑原料主要是建筑垃圾、礦山尾礦及工業(yè)垃圾，其他材料主要是水泥、鋼筋，還有特殊的助劑。房屋是在工廠內以樓層為單位打印好，切割后再運到現(xiàn)場拼裝。樓板則是現(xiàn)場現(xiàn)澆的以方便運輸。目前國內用3D打印技術打印整幢建筑在技術上已沒有問題。未來只要把建筑3D打印機運到施工現(xiàn)場，就可以打印整幢樓房，甚至是一二百米高的高層建筑。

在建筑業(yè)中引進3D打印技術是一次巨大的改革創(chuàng)新。今后住戶不僅可以定制家居，還可以定制個性化的房屋，打印多種特殊結構構件，一套房對應一張設計圖。小區(qū)內的房屋建筑在整體保持風格協(xié)調的基礎上不再千篇一律。

1.3.1 國外應用3D打印技術建筑房屋的經典案例

(1)荷蘭建筑工作室環(huán)球建筑公司計劃2014年開工打印一座69米的3D景觀別墅，該建筑形式是基于一個莫比烏斯帶循環(huán)形式的3D打印建筑，計劃十八周建成，采用沙和粘合劑混合的材料打印樓板，天花板的輪廓形狀，得到中空卷的形式，再往其中灌入纖維增強混凝土來保障強度，外覆金屬層。建筑結構中所有能看到的一切都是3D打印的，比如打印的弧形墻體，甚至包括里面的樓梯，最后將這些構件進行拼接組裝。這臺工業(yè)用3D打印機名叫“蓋房者”，按照電腦設計圖噴出熔融塑料線，線條粗細是標準3D打印機線條的10倍左右，能夠打印長2米、寬2米、高3.5米的預制件。一塊塊類似的預制件像樂高積木一樣壘起來，搭建成大樓。預制件呈蜂巢狀，給各種纜線和管道留下空間，如圖1所示。

圖1 3D打印的景觀別墅

在該景觀房設計之前，現(xiàn)有技術可以很容易用打印垂直物體如“柱”，但是不能打印水平連接的物體如“梁”，但設計采用3D打印中空結構再填入加強混凝土后，水平結構上部就可以承受豎直方向的荷載，這一思想為各種形式的建筑設計開創(chuàng)了可能性。該3D打印該建筑的另一個好處是無需使用傳統(tǒng)施工用的木材模具然后拆除，由于是曲線結構，如果采用傳統(tǒng)施工將會非常復雜，但如果使用3D打印技術，可以打印所設計的扭轉或曲形的樓梯等任何復雜形狀的構件。目前存在的問題是只能斷續(xù)打印大的構件再拼接，不能整體連續(xù)一次成型，但可以一次打印成型曲線樓梯等結構，未來3D打印還將著重于從上到下整體連續(xù)打印技術水平的提高。此建筑的設計者認為，如果只是為了縮短工期，可以選擇用彎鋼來拼接建造，所有構件都可以在工廠預制，這樣可以六個月內完工，但是3D打印最終是更具優(yōu)勢的。

(2)2014年年初，倫敦設計工作室Softkill提出使用3D打印技術建造概念房屋，該房屋設計為單層住宅，模仿骨架的纖維結構，打印占地面積約8 m×5 m，在工廠用激光燒結的生物塑料分8個組件進行3D打印，每個組件大概2到2.5 m長，寬1 m，打印好的各個組件再用卡車運到現(xiàn)場拼接，由于材料輕質，拼接過程無需螺栓，焊接等［7］，這些組件可以在3周內打印完成，并在現(xiàn)場一天組裝完成。覆層材料和屋頂可以用靈活的纖維織物打印并覆于建筑上。該結構多孔，雨水可以滲入，在內部做防水工作。設計團隊在發(fā)展打印一種“幕”可以用于室內膜表面或外部防水嵌板和表面。采用0.7mm半徑的纖維材質，可以用來打印建筑內元素如結構、家具、樓梯、門面等(圖2)。

圖2 3D打印結構樣式

3D打印與現(xiàn)場生產的最大區(qū)別是跳過了制造環(huán)節(jié)，但3D打印材料的成本還是遠高于傳統(tǒng)建筑材料如磚、砌塊等，所以3D打印大體積物體的價格仍是一個大問題，故目前主要研究薄而多孔的結構形式，采用結構優(yōu)化和創(chuàng)造新的建筑形式來使用較少材料達到較高強度，這樣減少材料的用量可以降低成本。該設計的約束主要來源于交通運輸情況和現(xiàn)有3D打印機大小，所以該房屋最終是由3D打印機在可控的環(huán)境下打印大部件再運到現(xiàn)場拼接。同時，另一個制約因素是無法使用多種材料同時打印，該建筑設計采用生物塑料打印而成。關于采用大型龍門系統(tǒng)一層層擠出混凝土的的打印技術研究還在發(fā)展階段。

3D打印技術應用于建筑中并不一定要采用大型打印機，可以小規(guī)模打印如覆在建筑結構外的嵌板，該設計團隊并不認可一次性連續(xù)打印建筑，相反，他們認為3D打印扮演著打印建筑元素如大型門面板、大直徑柱和雙曲線組件等。目前，很多人認為3D打印并不是要替代磚、混凝土，而是去打印磚、混凝土。現(xiàn)有的研究也總是著眼于如何將大型3D打印機運至現(xiàn)場然后采用砂或混凝土等原材料進行打印，而該團隊卻選擇離開現(xiàn)場在工廠建造，因為在工廠可以更加靈活準確，并且可以遠離現(xiàn)場打印的重力、壓力，取而代之建出輕質、高分辨率、更優(yōu)化的結構。目前，3D打印可能還是一種奢侈，存在很多問題，例如可使用材料的范圍受限，打印速度較慢(3D打印機在一個30 m2的區(qū)域內，以5 cm/h的速度打印，不停地打印，一周可以建出30立方米的建筑結構)，打印物件的最大尺寸受限等。但由于該技術的使用可以節(jié)約材料用量從而節(jié)約成本，在時間、勞動力、運輸的節(jié)約方面都有巨大潛力，因而有巨大的發(fā)展空間。同時，3D打印或打印內部獨立結構可以使設計復雜結構不再受限，給建筑師們帶來全新的審美自由。未來3D打印還將會影響建筑的外觀及內部結構，生成更有機的形狀。

(3)2014年年初荷蘭DUS建筑工作室計劃在阿姆斯特丹3D打印一座全尺寸的運河房屋。荷蘭建筑師將在現(xiàn)場用一個特制的打印機打印房屋的組成部分，預計該工程將在6個月內開工。該特制的3D打印機高3.5米，位于一個集裝箱內。每個建筑部件都將先以1∶20的比例打印出來進行檢驗，再以1∶1比例打印。不同于上一個案例中在工廠打印的情況，該團隊計劃建成一個施工現(xiàn)場作為活動場地，房屋的第一層和外立面用聚丙烯材料打印，然而他們希望最終可以在現(xiàn)場使用可以重復利用的生物塑料或塑料來進行打印。該建筑每個房間的設計都致力于研究特定的主題，比如研究者考慮用“馬鈴薯粉”作為材料打印廚房。如果在建成后想移走該建筑，也只需將其拆卸成部分再運到另一個地方拼裝(圖3)。

圖3 全尺寸運河房屋

1.3.2 我國應用3D打印技術建造房屋的具體案例

2014年4月14號，被譽為“全球首批3D打印實用建筑”的房屋在上海青浦展示。該10棟建筑外表并無特別之處。建筑均是毛坯房，最大的幢兩層別墅長10米、寬6米、高4米。不要一磚一瓦，只要一臺3D打印機，就能在24小時內“興建”10間房。盈創(chuàng)使用長150米，寬約10米，高6米的大型3D打印機打印建筑的每一個部件，從大型的混凝土板到內部十字支撐，屋頂由于只能用一種材料打印的技術局限而非打印部分?，F(xiàn)場3D打印完建筑墻體、結構后再在現(xiàn)場進行構件拼接。該技術將建筑垃圾變廢為寶，減少了建筑工人現(xiàn)場作業(yè)量，降低建筑成本50%，還可以實現(xiàn)房型家具私人定制。

3D打印不僅是一種全新的建筑方式，更是一種顛覆傳統(tǒng)的建筑模式。它更加堅固耐用、保護環(huán)境、高效、節(jié)能，不僅解放人力，還能大大降低建造成本，造出普通百姓都能住得起的房子。3D打印最大的亮點，就是把建筑垃圾再利用，使用由回收的建筑垃圾、工業(yè)廢料和玻璃纖維組成的混凝土建造房屋框架，同時讓新建建筑不會產出新的建筑垃圾。使用3D技術后建筑過程將大大降低揚塵和污染，建筑工地不會再是一片狼藉，城市空氣質量也會得到改善。

關于房屋強度穩(wěn)定性方面，3D打印房屋采用的“油墨”是特殊玻璃纖強化處理的混凝土材料，使用年限、強度遠高于傳統(tǒng)鋼筋混凝土。同時空心墻體不但大幅減輕了建筑自重，還可以在內部填充保溫材料，墻體結構的設計也不再受限制，成功解決了墻體的承重問題，因此所建房屋質量都符合甚至高于國家建筑行業(yè)標準(圖4)。

2 3D打印技術應用的優(yōu)劣勢

2.1 3D打印技術如何應用于建筑領域

我國現(xiàn)在的建筑正在趨向于標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修和信息化管理為主要特征的住宅產業(yè)化生產方式，并在設計、生產、施工、開發(fā)等環(huán)節(jié)形成完整的產業(yè)鏈，實現(xiàn)房屋建造全過程的工業(yè)化、集約化和社會化。3D打印建筑可以直接建造房屋或復雜結構。所謂打印建筑的第一層意思是在現(xiàn)場打印整座建筑，第二層意思是在現(xiàn)場附近(離開現(xiàn)場)打印一系列建筑模塊來組裝到一起，再用其他額外方法加固。由于3D打印是快速、低成本的制造過程，更適合于小批量生產及模型的生產。在建筑業(yè)中，3D打印更是常用于建造復雜結構，即建筑模塊(Building blocks)而非整座建筑。由上述案例可知，3D打印建筑可以將工廠預制的構件變成3D打印建筑構件再進行現(xiàn)場拼接，故而可以將3D打印引入到打印建筑中。

圖4 經過特殊玻璃纖強化處理的混凝土材料

在預制裝配式框架結構體系中3D打印技術可以用于提前預制一些復雜的樓梯，疊合陽臺等單元的生產。對于模塊建筑體系而言，3D打印技術可以應用于獨立單元的生產，并可在工廠內對模塊內部進行裝修布置，隨后運輸到現(xiàn)場通過吊裝將模塊連接為可靠的建筑整體。比如打印墻體承重結構模塊應用于學生宿舍、工人宿舍、賓館、社會保障房十分理想，這些房屋通常由大量小房間組成。還可將3D打印技術應用于較大開放空間的角柱支撐模塊，完全模塊化建筑的樓梯模塊，以及一些非承重模塊，包括浴室、廚房和設備室。上海新亮相的十棟打印房屋打印的就是一個殼，里面可以混凝土二次灌注，梁柱仍然是用鋼筋的，這和住宅產業(yè)化中配筋砌塊結構的空心砌塊非常相似，因此，可以將3D打印技術應用于空心混凝土結構單元的建造中。另外在“SI住宅體系”中3D打印技術可用于填充體單元的制造，例如整體衛(wèi)生間、整體廚房等，以此來提高住戶空間的靈活性。

總而言之，提前預制的單元結構越復雜，3D打印技術應用于打印建筑的競爭優(yōu)勢就越能凸顯出來。

2.2 3D打印技術應用于建筑業(yè)的競爭優(yōu)勢及影響

2.2.1 降低成本

引進3D打印技術后將減少所需要的勞動力，在人工成本越來越高的今天可以大幅度降低人工成本，甚至當打印整座房屋時，現(xiàn)場勞動力成本可以降到0，尤其適用于新一代農民工高成本的情況。3D打印機器的價格大約在10萬到15萬美元左右，如果該技術能夠普及，其成本一般的小型建筑公司完全能夠承擔。同時3D打印過程中準備和數據轉換時間大大減少，使得小批量生產、單件制造的成本和周期降低，故該技術尤其適合新產品的研發(fā)，單件小批量產品、個性化產品及定制產品的制造［8］。就目前國內最新打印建筑技術而言，采用3D打印技術，可節(jié)約建筑材料30%到60%，節(jié)約人工50%到80%，也就是說，通過3D打印技術，可以更低的造價、更快的工期造好房子，建筑成本可至少節(jié)省50%以上［9］。

2.2.2 縮短工期

3D打印建筑中大部分構件在工廠打印完成，現(xiàn)場以組裝和安裝作業(yè)為主，現(xiàn)場工作量減少，減少了生產周期。使用3D打印技術不需要傳統(tǒng)施工材料及施工隊，建造幾幢簡單的毛坯房僅需要20小時左右。專家預測建一座185平方米的房屋最多用一天時間，是人工建造速度的幾百倍。因此，將3D打印技術引入住宅產業(yè)化會大幅度提高生產效率、加速工期。就目前國內最新打印建筑技術而言，3D打印建筑工期可縮短50%～70%。

2.2.3 提高質量

3D打印的產品是無縫銜接的，結構穩(wěn)固性和連接強度遠高于傳統(tǒng)建筑。據測算3D打印建筑結構的最高強度能達到10000PSI(約合69.0MPa)，而傳統(tǒng)人工建成的建筑結構強度一般只有3000PSI(約合20.7MPa)。3D打印機可完全聽從電腦程序，順序打印完一層自動爬上另一層，比人工建造更加精確，保證了結構的穩(wěn)定性;同時會依據精確的計算及堅固的材料確保房屋質量。住宅產業(yè)化較傳統(tǒng)建造方式在房屋質量方面已經有了提高，改善了房屋滲漏、開裂等一些問題，引進3D打印技術后會更進一步提高住宅的質量。

2.2.4 有利于環(huán)境保護

相比其他傳統(tǒng)的建筑工藝，3D打印建筑技術更加環(huán)保。例如建造觀景房過程中不再需要將水泥和木材運輸至建筑工地，每一個設計只需要少量的原材料，因此使用原材料減少從而減少了浪費，并且所有材料都可以熔化回收利用。甚至可以用3D打印機打印太陽能電池板直接鋪于房屋外層。近日在上海展出的十棟打印房屋所采用的材料就是建筑垃圾，大大節(jié)約了建筑材料的浪費和廢棄。因此，將3D打印技術應用于住宅產業(yè)化將更加有利于環(huán)境保護。

2.2.5 降低施工作業(yè)危險

用3D打印技術建造房屋將比現(xiàn)在的建筑技術更加安全，降低了施工現(xiàn)場高空墜落、坍塌、物體打擊的事故。美國每年因為施工現(xiàn)場作業(yè)導致數萬建筑工人受傷、數千名建筑工人死亡，使用先進的3D打印機技術建造房屋將會降低施工作業(yè)的危險，使工人工作環(huán)境更加安全。

2.2.6 建造出復雜、特殊、個性化的建筑產品

3D打印技術打印越復雜的東西越能凸顯出它的競爭優(yōu)勢，在建筑領域，當建筑師的一些奇思妙想的設計方案用傳統(tǒng)的建筑方式無法完成時，3D打印可以將其設計想法變成現(xiàn)實。無論怎樣復雜的結構設計，只要能將其圖紙畫出來，利用3D打印技術便可一次成型，解決了傳統(tǒng)建造方式無法突破的難題。

2.2.7 快速解決人口居住問題

由于棚戶區(qū)的不斷膨脹，快速的城鎮(zhèn)化，經濟停滯蕭條，高失業(yè)率，貧窮，自然災害和社會矛盾等問題將為整個社會帶來嚴重威脅?？焖俅蛴×畠r的生存空間可能是解決這個社會快速變革所帶來的人口居住問題的部分解決方案。理論上，3D打印的增材制造是替代棚戶區(qū)的完美解決方案。成本低廉，也無需太多人工，多數的建造過程由自動化機器人完成;案例中提到的上海的3D建筑所需的成本相當低廉:每棟2100平方英尺(約195平方米)4500美元。

2.3 3D打印技術應用于建筑業(yè)存在的問題與阻礙

2.3.1 技術研發(fā)還不夠成熟

3D打印技術目前還處于初級階段，制約其發(fā)展的關鍵因素之一是3D打印所消耗的材料，因此該技術成為主流生產建造技術還需要各方面技術的提高［10］。另外3D打印耗時也是需要解決的技術難題之一，通常打印大尺寸零件需要好幾天時間，甚至一個小的螺母也要打印十幾分鐘，所以3D打印技術目前并不適合大批量的生產，從長遠來看，3D打印技術提高生產效率的關鍵還是打印耗時。同時，目前3D打印只局限于使用一種材料進行打印，在結合多種材料進行打印的技術水平方面還有待提高。同時，使用的電力是在工廠里的10倍，以及還沒有找到在重量強度和耐久性等都很理想的材料。

2.3.2 宏觀規(guī)劃和投入不足

我國在先進制造業(yè)的發(fā)展、工業(yè)化生產轉型等規(guī)劃中對3D打印產業(yè)重視不足，目前我國小規(guī)模企業(yè)普遍沒有足夠的資金進行技術研發(fā)，阻礙了這些企業(yè)掌握3D打印的核心技術，故目前將3D打印技術應用于打印建筑還是困難重重。

2.3.3 涉及法律知識產權保護的問題

使用3D打印后，實物并不是最重要的，重要的是設計思路和內容。3D打印建筑是基于CAD等圖形文件的建造技術，互聯(lián)網、數字化產品信息以及3D打印技術三者融合，導致產品極易復制傳播，因此隨著3D打印技術的普及，盜版情況可能會更加嚴重。3D打印技術的推廣將給知識產權保護帶來前所未有的挑戰(zhàn)。

2.3.4 對環(huán)境造成污染

3D打印在耗材與成品打印的隨意性上體現(xiàn)出不利于環(huán)保的問題。一是3D打印材料中有少數具有一定污染性。二是打印過度造成的浪費。3D打印技術的普及導致普通人都具有一定生產能力，若有人無節(jié)制地打印，將會造成材料的浪費。另外大量打印產生的廢、次品可能會造成環(huán)境污染。但是對于3D打印使用于建筑業(yè)來說，打印材料可以使用建筑垃圾，并且不易產生過度打印的現(xiàn)象，以上兩點污染性可以不予考慮。

2.3.5 技術人才的短缺

3D打印技術融合了很多學科專業(yè)知識，要將3D打印技術應用于建筑業(yè)需要培養(yǎng)全能型人才，而我國目前在這方面還有些欠缺。例如無法購置足夠數量的設備，應用研究領域也較窄，學校教學中缺乏和3D打印技術相關課程，政府也缺乏相應的宣傳和培訓。3D打印建筑特點見表1。

表1 3D打印建筑特點

3 3D打印技術應用于我國建筑領域的發(fā)展思路

3.1 強調宏觀設計規(guī)劃，增大科研投入

3D打印技術目前整體還處于起步階段，而3D打印技術應用于建筑領域也是初露端倪，并且目前并沒有將3D打印技術應用于住宅產業(yè)化的相關研究和應用。為此，我國應制定3D打印技術和其應用于建筑領域的中長期發(fā)展計劃，成立相關行動小組分別負責組織、管理、協(xié)調工作。實施鼓勵政策支持高校的研究和企業(yè)的開發(fā)。并且加強國際交流，與國際技術接軌。

3.2 加強產業(yè)間合作，共同發(fā)展

進一步完善開發(fā)商及供應商體系，引導3D打印技術開發(fā)商、設計單位、建筑企業(yè)等組織建立產業(yè)聯(lián)盟，最大化利用論壇、協(xié)會等信息化平臺加強合作，推進3D打印技術在建筑業(yè)領域的研究應用［11］。同時以高校為基礎展開研究，謀求共同發(fā)展而非各自為戰(zhàn)，促進可持續(xù)發(fā)展。

3.3 加強教育及社會化推廣

在高校中積極開展關于3D打印技術的課程，并將其與建筑業(yè)很好地結合起來。加大3D打印建筑的社會宣傳活動。不同地區(qū)政府要根據本地建筑產業(yè)不同需求，采取地方特色化可持續(xù)發(fā)展的政策以支持3D打印技術在建筑業(yè)領域的發(fā)展，并積極展開培訓，發(fā)展3D打印技術服務體系，推廣3D打印技術在建筑業(yè)領域的應用。

4 結語

綜上分析，3D打印作為一種新型生產技術，在我國建筑業(yè)領域的發(fā)展只是初露端倪，國外的發(fā)展相對更成熟一些，根據國外研究實踐的經驗，同時由于我國目前傳統(tǒng)建筑業(yè)存在環(huán)境污染嚴重、人力成本高、高能耗等各種問題，3D打印技術在我國建筑業(yè)領域的推廣應用具有可行性和廣闊前景。但是目前該技術在建筑業(yè)領域的應用還處于起步階段，比較傳統(tǒng)建造方式有很大優(yōu)勢，但同時也存在一些問題，需要在技術、政策、教育宣傳等方面進一步發(fā)展的基礎上才能更好地推廣應用。

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Application of 3D Printing Technology in the Construction Industry Field

LIZhong-fu，HE Yu-wei
(Departmentof Construction Management，Dalian University of Technology，Dalian 116024，China)

The method of literature review is adopted in this arcticle to introduce the concept of 3D printing technolodge，as well as its history of the development domestic and overseas and its application status in the construction industry.Themethod of case analysis is used to summarize the four implementation processes of3D printing buildingsathome and abroad，furthermore，development ideasand proposals of popularizing the application of3D printing buildings in construction industry are put forward combined with the analysis of the strengths and weaknesses in application of 3D printing buildings，finally it come to the conclusion that 3D printing buildings have feasibility and vast potential for future application in construction industry in our country and it has dramatic advantages compared with traditional construction methods.In addition，problems such as immature of techniques，under-investment and shortage of talents still exist in it’s application，therefore，technologies and policies together with educational propaganda should be primarily developed as foundation.

3D printing technology;construction industry;3D printing house

TU741.2

A

2095-0985(2015)02-0047-07

2015-03-12

2015-04-01

李忠富(1964-)，男，黑龍江哈爾濱人，教授，博士，研究方向為住宅產業(yè)化、房地產經濟與管理(Email:lzf108@126.com)

何雨薇(1990-)，女，新疆烏魯木齊人，碩士研究生，研究方向為集成住宅與住宅產業(yè)化(Email:weiwei3009205048@163.com)

國家自然科學基金(71371041)