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(shù)的概述

3D工程打印的工作原理與普通打印機(jī)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(jī)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(gè)可黏合打印層粘好，通過每層的積累疊加，最后按照設(shè)計(jì)規(guī)劃要求形成三維物體。3D打印技術(shù)具有快速成型的特點(diǎn)，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(gòu)造。在模具制造及工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中，利用3D工程打印技術(shù)來建造相應(yīng)的模型，能有效實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)字化制造。

2 3D 工程打印技術(shù)應(yīng)用在建筑工程施工中的優(yōu)勢

3D工程打印技術(shù)應(yīng)用在建筑工程施工中的優(yōu)勢可概括為以下四個(gè)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(xiàng)工作都較為復(fù)雜，傳統(tǒng)的模型制造需耗費(fèi)時(shí)間較長。3D打印技術(shù)能有效縮短工作時(shí)間，促使建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)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(shù)成本較低，可實(shí)現(xiàn)大量制造聚合產(chǎn)品。3D打印技術(shù)還可在更短的時(shí)間內(nèi)花費(fèi)更低的成本生產(chǎn)少量產(chǎn)品。在產(chǎn)品需求量相同的情況下，利用3D打印技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)更加經(jīng)濟(jì)實(shí)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(yīng)用需求，能還原復(fù)制等縮微模型，有助人們對(duì)建筑項(xiàng)目有更為直觀地了解。四是能有效拓寬設(shè)計(jì)者的想象空間，3D打印模型能將建筑項(xiàng)目周圍的各項(xiàng)影響因素全面展現(xiàn)出現(xiàn)，能使設(shè)計(jì)者考慮更加全面[1]。

3 3D 工程打印技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用分析

3.1 建筑設(shè)計(jì)方面

3D打印技術(shù)有快速成型的應(yīng)用特點(diǎn)，具有代表性的特殊加工技術(shù)，是將數(shù)控技術(shù)、機(jī)械CAM技術(shù)以及激光加工技術(shù)融合為一體的新型技術(shù)。3D打印成品有較強(qiáng)的可塑性，可實(shí)現(xiàn)從二維到三維上的轉(zhuǎn)變，可精確到600dpi，每層厚度可達(dá)0.01mm，能擺脫較多因素的限制，利用3D打印技術(shù)可輕松打印出多種復(fù)雜結(jié)構(gòu)。隨著bim軟件的普及使用可以快速的由軟件內(nèi)生成工程項(xiàng)目的3D打印文件，通過直連3D塑料耗材打印機(jī)可迅速打印施工模型；很多建筑設(shè)計(jì)師把3D打印技術(shù)應(yīng)用在建筑布局建模和工業(yè)設(shè)計(jì)工作中，在以往，建筑設(shè)計(jì)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(dāng)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(shù)打造出的建筑模型能幫助設(shè)計(jì)師直觀地了解建造情況，矯正設(shè)計(jì)中的不足。3D打印整個(gè)建筑模型有拍照、建模及打印共三個(gè)階段制造過程，比傳統(tǒng)軟件畫圖方式更加便捷，準(zhǔn)確度提高[2]。

3.2 建筑市場開發(fā)拓展方面

3D打印技術(shù)在建筑市場開發(fā)方面的應(yīng)用具體可分為以下四個(gè)階段：一是建筑方案初始設(shè)計(jì)階段，通過2D圖想象3D空間的難度較大，對(duì)人們的空間想象能力有比較高的要求。3D打印模型有較強(qiáng)的實(shí)用性，能將建筑設(shè)計(jì)想法有效傳達(dá)出來，可各方討論提出的意見對(duì)建筑模型進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)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(shè)計(jì)人員應(yīng)全面研究建成后對(duì)城市空間布局及其周圍建筑的影響。利用3D打印技術(shù)打印相應(yīng)的建筑模型最為有效，能幫助設(shè)計(jì)人員直觀了解建成后的情景，3D打印機(jī)在此模型建設(shè)過程中有較大的優(yōu)勢。二是建設(shè)提交方案階段，建筑工程各階段的設(shè)計(jì)建造的最終會(huì)形成科學(xué)連貫的設(shè)計(jì)，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(jìn)行空間及環(huán)境的設(shè)計(jì)，可實(shí)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(shí)也可有效避免設(shè)計(jì)師疏忽對(duì)細(xì)節(jié)的把控而造成建設(shè)失敗的情況。三是建設(shè)項(xiàng)目技術(shù)設(shè)計(jì)階段和營造階段，在建筑項(xiàng)目建造過程中，3D打印模型對(duì)設(shè)計(jì)的輔助功能會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到建設(shè)項(xiàng)目技術(shù)、細(xì)部處理以及建筑風(fēng)格的展現(xiàn)上。3D打印模型能深入細(xì)化建筑內(nèi)飾及外飾的風(fēng)格及空間布置等，對(duì)細(xì)部處理更為細(xì)致。四是建設(shè)項(xiàng)目成果展示階段。3D打印模型能作為設(shè)計(jì)及施工過程的重要依據(jù)，也可進(jìn)行最終環(huán)節(jié)的成果展示。若設(shè)計(jì)公司將所完成的項(xiàng)目的縮微模型，再現(xiàn)了城市真實(shí)景觀，能提高客戶對(duì)設(shè)計(jì)公司的信任度，有利于爭取更多的設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)，增加公司的企業(yè)收益[3]。

3.3 建筑構(gòu)件制造方面

當(dāng)前在建筑構(gòu)件制造過程中，有部分建筑師將3D打印技術(shù)應(yīng)用其中。在應(yīng)用起始階段，建筑師通常會(huì)利用選擇性激光燒結(jié)3D打印技術(shù)按設(shè)計(jì)尺寸等標(biāo)準(zhǔn)要求打印各構(gòu)件節(jié)點(diǎn)，再將其組裝成整個(gè)構(gòu)件，簡便快捷，能有效彌補(bǔ)機(jī)器制造中不足。選擇性激光燒結(jié)3D打印技術(shù)應(yīng)用在建筑構(gòu)件制造中，可有效提高制作效率及質(zhì)量，能使建筑的美學(xué)及結(jié)構(gòu)方面的真實(shí)需求得以有效滿足。

3.4 實(shí)體建筑制造方面

3D打印技術(shù)在實(shí)體建筑制造方面的應(yīng)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(shù)打印完成各個(gè)部分，再將其運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場，組裝在一起。與傳統(tǒng)的房屋建設(shè)方式相同，在打印房屋前，首要任務(wù)就是打好地基，再利用3D打印機(jī)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙將墻體結(jié)構(gòu)打印出來，并將房屋柱和梁的澆筑空間預(yù)留出來。最后，將鋼筋放置在預(yù)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(shí)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(jié)語

綜上所述，3D工程打印技術(shù)可應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)、建筑市場開發(fā)、建筑構(gòu)件制造以及實(shí)體建筑制造方面，能大幅度提高生產(chǎn)效率，推動(dòng)建筑行業(yè)發(fā)展進(jìn)步。