劉蔚然

摘要：3D打印技術(shù)是建筑領(lǐng)域中誕生的一項(xiàng)新技術(shù)，與傳統(tǒng)建筑相比而言，3D打印技術(shù)的速度快了10倍以上，不需要模具，可以有效節(jié)約成本，具有環(huán)保、綠色、低碳的特征。本文主要就3D打印建筑技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：3D打?。唤ㄖ夹g(shù)；應(yīng)用

3D打印是建立在數(shù)字模型基礎(chǔ)上的快速成型技術(shù)，它能對(duì)粉末狀金屬或者非金屬材料進(jìn)行逐層打印來(lái)構(gòu)建物體的空間形態(tài)。進(jìn)行3D 打印時(shí)，計(jì)算機(jī)軟件使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)完成數(shù)字切片任務(wù)，然后把信息傳遞給3D 打印機(jī)進(jìn)行原材料的逐層打印，物體的空間形態(tài)就是由這些連續(xù)的薄層堆疊而成。3D打印技術(shù)可以應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，進(jìn)行建筑模型的制作和足尺建筑的建造。

一、3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

在建筑設(shè)計(jì)階段使用3D 打印技術(shù)的時(shí)候，可以使用3D 打印機(jī)進(jìn)行虛擬的三維設(shè)計(jì)建筑模型的打印，具有快速、環(huán)保、低成本、造型精美的特點(diǎn)。當(dāng)前建筑領(lǐng)域內(nèi)用3D打印技術(shù)進(jìn)行足尺建筑建造的時(shí)候，既可以現(xiàn)場(chǎng)打印整棟建筑，也可以小批量生產(chǎn)模塊構(gòu)件用于組裝。3D 打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)體系中復(fù)雜樓梯和陽(yáng)臺(tái)等的提前制作，也可以實(shí)現(xiàn)模塊建筑體系內(nèi)的獨(dú)立單元的建造以及其內(nèi)部的裝修。3D技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)角支撐模塊、樓梯模塊以及非承重模塊的建造，并可以對(duì)這些模塊進(jìn)行混凝土的多次灌注以及鋼筋的使用，這種應(yīng)用于空心混凝土結(jié)構(gòu)制造的3D打印技術(shù)使得建筑結(jié)構(gòu)既結(jié)實(shí)又美觀，還能夠增加住戶空間的靈活性。

二、建筑領(lǐng)域內(nèi)3D 打印技術(shù)使用的優(yōu)越性

（一）3D打印技術(shù)可以降低建筑成本

3D打印技術(shù)的使用只需要設(shè)計(jì)人員通過(guò)計(jì)算機(jī)和打印機(jī)就可以完成建筑模型的制造，大大減少了勞動(dòng)力的使用，節(jié)省了人工成本。模塊的定制和單件的小批量生產(chǎn)降低了生產(chǎn)成本和建筑工程的周期，還可以節(jié)省大量的建筑原材料，因此，建筑工程施工的成本大幅下降。

（二）3D打印可以縮短建筑工程的工期

3D打印技術(shù)既不使用傳統(tǒng)意義上的施工隊(duì)，也不使用磚瓦等傳統(tǒng)的建筑材料，大部分建筑構(gòu)件可以在工廠進(jìn)行打印建造，然后再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的組裝，使得建筑工程的生產(chǎn)周期大幅縮減，生產(chǎn)效率大大提高。實(shí)踐顯示，與傳統(tǒng)建筑相比而言，3D打印技術(shù)的速度快了10倍以上，不需要模具，可以有效節(jié)約成本，具有環(huán)保、綠色、低碳的特征，有效提高了建筑生產(chǎn)效率，可以促進(jìn)建筑業(yè)的發(fā)展與轉(zhuǎn)型。

（三）3D打印技術(shù)可以提高建筑工程的質(zhì)量

3D打印產(chǎn)品屬于無(wú)縫銜接，具有傳統(tǒng)建筑無(wú)法比擬的穩(wěn)固性能和連接強(qiáng)度；電腦程序和數(shù)字技術(shù)的參與保證了建筑數(shù)據(jù)的精確性；堅(jiān)固的建筑材料的使用保證了房屋的質(zhì)量，房屋的滲漏、開(kāi)裂等問(wèn)題在一定程度上得以改善。

（四）3D打印技術(shù)可以降低建筑工程施工的作業(yè)危險(xiǎn)

3D打印技術(shù)的使用可以降低建筑施工作業(yè)中高空墜落和建筑坍塌的危險(xiǎn)，為工人提供了更為安全的工作環(huán)境。

3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用還具有很多其他的優(yōu)點(diǎn)，例如，3D打印技術(shù)可以根據(jù)建筑設(shè)計(jì)師的圖紙打印各種復(fù)雜的具有個(gè)性化的建筑造型，并且美觀環(huán)保。再如，3D打印技術(shù)可以縮短建筑工期，實(shí)現(xiàn)建筑模型的快速建筑，能夠快捷且低成本地解決人口居住問(wèn)題。

三、3D打印技術(shù)所存在的缺陷

3D打印技術(shù)是建筑領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)變革，但是3D打印技術(shù)的應(yīng)用仍處于探索時(shí)期，還有很多實(shí)際問(wèn)題需要解決。

3D打印技術(shù)多采用建筑垃圾、工業(yè)垃圾以及水泥、鋼筋等作為打印建筑的原料，這些材料雖然具有很好的抗壓性，其抗拉能力卻相對(duì)較差。具有良好的抗壓、抗拉和抗裂性能并具有較高初凝強(qiáng)度的打印材料是3D打印在建筑材料方面的發(fā)展趨勢(shì)。

在3D打印建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)之前，打印材料需要解決建筑結(jié)構(gòu)的支撐問(wèn)題。復(fù)雜的3D打印構(gòu)件自身重量很大，如果強(qiáng)度達(dá)標(biāo)所需時(shí)間較長(zhǎng)，3D打印的建筑模型可能就會(huì)變形。

3D打印技術(shù)完成建筑模型的打印之后，需要進(jìn)行對(duì)建筑模型的打磨、切割和組裝等后續(xù)工作，如何對(duì)墻面進(jìn)行找平處理還存在實(shí)際應(yīng)用上的問(wèn)題。

四、結(jié)論

3D打印技術(shù)不僅快速、低成本、造型精美，而且其比較環(huán)保的特點(diǎn)更符合現(xiàn)代社會(huì)的需求，另外其在改善房屋質(zhì)量、減少作業(yè)危險(xiǎn)等方面也有一定作用。但美中不足的是3D打印技術(shù)目前尚未成熟，在抗拉能力、抗形變能力方面有所欠缺，但相信假以時(shí)日，3D打印技術(shù)必將成為建筑領(lǐng)域內(nèi)的趨勢(shì)。

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