李楠楠　弓磊

【摘要】隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，一些新興的科學(xué)技術(shù)和一些依靠新技術(shù)而產(chǎn)生的機(jī)器正在影響著人類的生活，甚至說在不斷改變我們的生活。而如何將工程建設(shè)技術(shù)存在問題有效地依靠3D打印技術(shù)來解決，將會產(chǎn)生重大影響。工程建設(shè)技術(shù)的每一次的完善都會使生產(chǎn)力產(chǎn)生巨大的飛躍，將3D打印技術(shù)應(yīng)用到工程建設(shè)會很大程度的解決過去工程建設(shè)中的施工技術(shù)困難，工期時間長，投資成本過高等一系列難題。而成本的降低會使房價更加穩(wěn)定降低，房地產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的回暖，有效的帶動經(jīng)濟(jì)和社會的穩(wěn)定發(fā)展。本文從3D打印技術(shù)與工程建設(shè)技術(shù)的各個方面進(jìn)行概括描述，通過各種實(shí)例來表明二者相互結(jié)合運(yùn)用的巨大優(yōu)勢，也證明了這是一種社會發(fā)展的必然趨勢。

【關(guān)鍵詞】3D打印技術(shù)；應(yīng)用；工程建設(shè)技術(shù)；生產(chǎn)力的飛躍

引言

將3D技術(shù)有效應(yīng)用于工程建設(shè)將會使傳統(tǒng)的工程建設(shè)發(fā)生重大改變，有效的提高建設(shè)效率，降低工程成本，有效的緩解現(xiàn)今房價帶給社會的壓力，在建筑業(yè)和房地產(chǎn)行業(yè)將會產(chǎn)生重大變革。

1.3D打印技術(shù)概述

1.1 3D打印的定義

3D打?。?DP）即快速成型技術(shù)的一種，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，來進(jìn)行打印的技術(shù)。

1.2 3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域簡介

3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。最初被應(yīng)用于各種模型的制造這些方面，后來被應(yīng)用于一些產(chǎn)品的直接生產(chǎn)，和完全使用這種技術(shù)而生產(chǎn)的產(chǎn)品。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。

2.3D打印技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

2014年8月，在上海張江高新青浦園區(qū)內(nèi)有10幢3D打印建筑被交付使用，作為上海市內(nèi)動遷工程的辦公用房。這些所有的建筑墻體都是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”，依據(jù)最初設(shè)計(jì)的圖案和建筑模型，由一臺3D打印機(jī)經(jīng)過一步步打印而成，在經(jīng)過僅僅24個小時最終成功的建造了這10幢別墅。這在當(dāng)時的建筑行業(yè)產(chǎn)生了巨大的反響。而造成這種效應(yīng)的原因就是“3D打印技術(shù)”。利用光固化和不斷的紙層折疊等技術(shù)快速安全的形成人們所需要的電腦中的模型。它與普通打印工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。這打印技術(shù)稱為就稱為3D打印技術(shù)。原本需要施工工期更長，施工難度更大的，施工手續(xù)更加復(fù)雜的，施工成本更高的項(xiàng)目在3D打印技術(shù)的合理應(yīng)用，產(chǎn)生了更加科學(xué)，更加經(jīng)濟(jì)適用的結(jié)果。

2.1 3D打印技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域上應(yīng)用的優(yōu)勢

2.1.1極大的縮短了施工時間

2015年7月17日上午，由3D打印的模塊新材料別墅現(xiàn)身西安，建造方在三個小時完成了別墅的搭建。據(jù)建造方介紹，這座三個小時建成的精裝別墅，只要擺上家具就能拎包入住。在傳統(tǒng)的施工建設(shè)中，一幢別墅從勘探，設(shè)計(jì)，采購，施工，試運(yùn)行等一系列完備的施工過程，至少需要一年的時間。而在運(yùn)用3D打印技術(shù)的情況下，有效的縮短了施工建設(shè)時間，在極短的時間內(nèi)產(chǎn)生了相同的工作效益，提升了工作效率。

2.1.2大幅度的降低了施工所需要的成本

在房地產(chǎn)市場火爆的今天，房價居高不下，所有建筑房屋的材料價格也是讓人無可奈何。而3D打印技術(shù)的材料，就是利用了人們之前施工建筑的廢料。2014年1月，數(shù)幢使用3D打印技術(shù)建造的建筑亮相蘇州工業(yè)園區(qū)。這批建筑包括一棟面積1100平方米的別墅和一棟6層居民樓。這些建筑的墻體由大型3D打印機(jī)層層疊加噴繪而成，而打印使用的“油墨”則由建筑垃圾制成。而降低了施工成本，意味著房價的降低，房地產(chǎn)市場居高不下這一局面的改變，解決了這一社會難題，使住不起房的時代離人們遠(yuǎn)去。

2.1.3降低了施工難度

傳統(tǒng)的施工過程中有許多不可避免的困難，而這些問題對所有的施工人來說都是挑戰(zhàn)。而3D打印技術(shù)有效的避免了所有施工中的困難，如：天氣，夜間施工，地質(zhì)地形，雨季施工等一系列難題。3D打印技術(shù)可以在有限的空間內(nèi)，足夠的材料情況下，不斷制造出各種施工所需要的建筑。解決了傳統(tǒng)施工帶給人們的困難，讓人們更加有效率的去解決問題。減小了各種建筑物構(gòu)筑物一些精細(xì)的誤差，在3D打印技術(shù)的電腦模型中，人們可以做到所有精細(xì)數(shù)據(jù)和器物的準(zhǔn)確。

2.1.4全新的建筑方式，適用于各種建筑建設(shè)中

不光在房屋施工建設(shè)中人們可以使用這一工藝，在道路建設(shè)、橋梁架設(shè)、海底隧道的建設(shè)等所有的建筑建設(shè)活動中，都可以使用3D打印技術(shù)，在這種新型工藝的幫助下，可以不斷的提升建設(shè)效率，帶給人們?nèi)碌木幼∈褂玫捏w驗(yàn)。

3D打印技術(shù)必然會在不久的將來應(yīng)用在人們的建設(shè)活動中，在工程建設(shè)這一領(lǐng)域產(chǎn)生重大變革。讓更多需要它的人為之收益，產(chǎn)生出更多的社會財富，帶來重大影響。

2.2 3D打印技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域上應(yīng)用的挑戰(zhàn)

2.2.1材料的限制

雖然高端工業(yè)印刷可以實(shí)現(xiàn)塑料、某些金屬或者陶瓷打印，但無法實(shí)現(xiàn)打印的材料都是比較昂貴和稀缺的。另外，打印的材料也有諸多限制，而且打印機(jī)也無法支持正常生活中所遇到的各種材料。研究者們在多材料打印上已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但除非這些進(jìn)展達(dá)到成熟并有效，否則材料依然會是3D打印的一大障礙。

2.2.2知識產(chǎn)權(quán)的憂慮

在過去的幾十年里，音樂、電影和電視產(chǎn)業(yè)中對知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)注變得越來越多。3D打印技術(shù)也會涉及到這一問題，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中的很多東西都會得到更加廣泛的傳播。人們可以隨意復(fù)制任何東西，并且數(shù)量不限。如何制定3D打印的法律法規(guī)用來保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)，也是我們面臨的問題之一，否則就會出現(xiàn)泛濫的現(xiàn)象。

2.2.3人們對這一技術(shù)的懷疑和不認(rèn)可

在工程建設(shè)速度提高的情況下，人們不禁會對3D打印技術(shù)應(yīng)用而生的建筑產(chǎn)生懷疑，人們會懷疑它的材料，懷疑它的質(zhì)量，懷疑它是否禁得起時間的考驗(yàn)等一系列問題。這些問題會影響這一工藝融入工程建設(shè)中，帶來挑戰(zhàn)，而這些問題，需要不斷由時間去證明，有成功的房屋去向證明3D打印技術(shù)是可以完美融入施工工藝中。

3.3D打印技術(shù)在我國工程建設(shè)領(lǐng)域上應(yīng)用的對策建議

隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的轉(zhuǎn)型升級，建筑行業(yè)得到了快速發(fā)展。建筑施工的質(zhì)量要想有保證，則必須加強(qiáng)建筑施工技術(shù)管理，優(yōu)化施工技術(shù)管理，通過提高安全施工技術(shù)，確保在安全施工，降低安全事故的基礎(chǔ)上，提高工程施工的質(zhì)量，改善建筑使用性能。而我國3D打印行業(yè)整體上發(fā)展不錯，設(shè)備、材料、軟件等核心領(lǐng)域都能夠不同程度實(shí)現(xiàn)自給，但是在發(fā)展過程中也遇到了很多挑戰(zhàn)，3D打印技術(shù)缺乏了主導(dǎo)的企業(yè)發(fā)展，穩(wěn)定的發(fā)展模式，還有，目前市場的前景也是不容樂觀，核心的技術(shù)，器材，軟件還需要進(jìn)口。因此，我國3D打印行業(yè)與國外還有不小的差距。所以說，我國3D打印產(chǎn)業(yè)化發(fā)展還有很長的路走。

第一，大力發(fā)展3D打印技術(shù)，充分的應(yīng)用發(fā)展，做到重點(diǎn)技術(shù)重點(diǎn)突破；

第二，在宏觀方面，國家應(yīng)該給與足夠的政策自由，為核心技術(shù)的發(fā)展做好環(huán)境準(zhǔn)備，迎接新技術(shù)的到來；

第三，在市場方面，做到不斷開拓市場，將3D打印技術(shù)應(yīng)用到各個方面，充分發(fā)揮3D打印的比較優(yōu)勢，推動3D打印在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用；

第四，從事3D打印技術(shù)的人才應(yīng)不斷推陳出新，表現(xiàn)出良好的學(xué)術(shù)氛圍。

2015年8月23日，中共中央政治局常委、國務(wù)院總理李克強(qiáng)主持國務(wù)院專題講座，討論加快發(fā)展先進(jìn)制造與3D打印等問題。在不斷的發(fā)展中，3D打印技術(shù)會更加發(fā)展，而與工程建設(shè)的融合勢不可擋。

4.3D打印技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域中的經(jīng)典案例簡介

2014年年初荷蘭DUS建筑工作室計(jì)劃在阿姆斯特丹3D打印一座全尺寸的運(yùn)河房屋。荷蘭建筑師將在現(xiàn)場用一個特制的打印機(jī)打印房屋的組成部分，預(yù)計(jì)該工程將在6個月內(nèi)完工，該特制的3D打印機(jī)高3.5米，位于一個集裝箱內(nèi)。每個建筑部件都講先以1：20的打印比例打印出來進(jìn)行檢驗(yàn)，再以1：1比例打印。不同于普通工廠打印的具體情況，該建筑設(shè)計(jì)安裝施工團(tuán)隊(duì)，計(jì)劃建成一個施工現(xiàn)場作為一個活動場地，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(fù)利用的生物塑料或塑料來進(jìn)行打印。該建筑的每個房屋每個細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)都致力于研究特定的主體，也就是在最小成本，最優(yōu)方案，最少時間，最少工作的前提下來實(shí)現(xiàn)依靠3D打印技術(shù)來完成房屋設(shè)計(jì)建筑的每一步。比如用“馬鈴薯粉”作為材料打印廚房。用建筑廢料打印墻面。如果該建筑建成后想移走建筑，也只需要將其拆卸成部分再運(yùn)到另一個地方拼裝。充分表明了3D打印技術(shù)在工程方面的方便性，可拆裝性等一系列優(yōu)點(diǎn)。

5.結(jié)語

社會的發(fā)展離不開科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工程建設(shè)技術(shù)的未來發(fā)展離不開3D打印技術(shù)，而3D打印技術(shù)會大力推動發(fā)展工程建設(shè)技術(shù)，二者相互聯(lián)系，相互作用，共同進(jìn)步。3D打印技術(shù)的進(jìn)步對于房地產(chǎn)市場和整體經(jīng)濟(jì)有著重要影響，從點(diǎn)點(diǎn)滴滴，方方面面的去影響和改變?nèi)藗兊纳罘绞?。不久的將來?D打印技術(shù)有可能會代替現(xiàn)有的部分傳統(tǒng)施工工藝，成為新興施工技術(shù)要求的重要組成部分，提高效率，節(jié)約成本，使建筑工程施工技術(shù)上一個新的臺階。我們不得不在現(xiàn)在就時時關(guān)注這個新興科學(xué)技術(shù)，深入發(fā)掘它的潛力，為我們建筑行業(yè)所用，讓它成為我們建設(shè)領(lǐng)域中的一種重要技術(shù)手段。

作者簡介

1、李楠楠（1987.11），女，山東省巨野縣，漢族，大連財經(jīng)學(xué)院，助教，碩士研究生，從事工程項(xiàng)目管理、建設(shè)項(xiàng)目可持續(xù)發(fā)展研究.

2、弓磊（1994.6），男，內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市，漢族，大連財經(jīng)學(xué)院，工程管理專業(yè)本科在讀.