3D打印建筑技術的應用

劉蔚然

摘要：3D打印技術是建筑領域中誕生的一項新技術，與傳統建筑相比而言，3D打印技術的速度快了10倍以上，不需要模具，可以有效節約成本，具有環保、綠色、低碳的特征。本文主要就3D打印建筑技術的應用進行分析。

關鍵詞：3D打?。唤ㄖ夹g；應用

3D打印是建立在數字模型基礎上的快速成型技術，它能對粉末狀金屬或者非金屬材料進行逐層打印來構建物體的空間形態。進行3D 打印時，計算機軟件使用計算機輔助設計技術完成數字切片任務，然后把信息傳遞給3D 打印機進行原材料的逐層打印，物體的空間形態就是由這些連續的薄層堆疊而成。3D打印技術可以應用于建筑領域，進行建筑模型的制作和足尺建筑的建造。

一、3D打印技術在建筑領域的應用

在建筑設計階段使用3D 打印技術的時候，可以使用3D 打印機進行虛擬的三維設計建筑模型的打印，具有快速、環保、低成本、造型精美的特點。當前建筑領域內用3D打印技術進行足尺建筑建造的時候，既可以現場打印整棟建筑，也可以小批量生產模塊構件用于組裝。3D 打印技術可以實現預制裝配式框架結構體系中復雜樓梯和陽臺等的提前制作，也可以實現模塊建筑體系內的獨立單元的建造以及其內部的裝修。3D技術還可以實現角支撐模塊、樓梯模塊以及非承重模塊的建造，并可以對這些模塊進行混凝土的多次灌注以及鋼筋的使用，這種應用于空心混凝土結構制造的3D打印技術使得建筑結構既結實又美觀，還能夠增加住戶空間的靈活性。

二、建筑領域內3D 打印技術使用的優越性

（一）3D打印技術可以降低建筑成本

3D打印技術的使用只需要設計人員通過計算機和打印機就可以完成建筑模型的制造，大大減少了勞動力的使用，節省了人工成本。模塊的定制和單件的小批量生產降低了生產成本和建筑工程的周期，還可以節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打印技術既不使用傳統意義上的施工隊，也不使用磚瓦等傳統的建筑材料，大部分建筑構件可以在工廠進行打印建造，然后再進行現場的組裝，使得建筑工程的生產周期大幅縮減，生產效率大大提高。實踐顯示，與傳統建筑相比而言，3D打印技術的速度快了10倍以上，不需要模具，可以有效節約成本，具有環保、綠色、低碳的特征，有效提高了建筑生產效率，可以促進建筑業的發展與轉型。

（三）3D打印技術可以提高建筑工程的質量

3D打印產品屬于無縫銜接，具有傳統建筑無法比擬的穩固性能和連接強度；電腦程序和數字技術的參與保證了建筑數據的精確性；堅固的建筑材料的使用保證了房屋的質量，房屋的滲漏、開裂等問題在一定程度上得以改善。

（四）3D打印技術可以降低建筑工程施工的作業危險

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

3D打印技術在建筑領域內的應用還具有很多其他的優點，例如，3D打印技術可以根據建筑設計師的圖紙打印各種復雜的具有個性化的建筑造型，并且美觀環保。再如，3D打印技術可以縮短建筑工期，實現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題。

三、3D打印技術所存在的缺陷

3D打印技術是建筑領域內的技術變革，但是3D打印技術的應用仍處于探索時期，還有很多實際問題需要解決。

3D打印技術多采用建筑垃圾、工業垃圾以及水泥、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，其抗拉能力卻相對較差。具有良好的抗壓、抗拉和抗裂性能并具有較高初凝強度的打印材料是3D打印在建筑材料方面的發展趨勢。

在3D打印建筑結構達到設計規定的強度標準之前，打印材料需要解決建筑結構的支撐問題。復雜的3D打印構件自身重量很大，如果強度達標所需時間較長，3D打印的建筑模型可能就會變形。

3D打印技術完成建筑模型的打印之后，需要進行對建筑模型的打磨、切割和組裝等后續工作，如何對墻面進行找平處理還存在實際應用上的問題。

四、結論

3D打印技術不僅快速、低成本、造型精美，而且其比較環保的特點更符合現代社會的需求，另外其在改善房屋質量、減少作業危險等方面也有一定作用。但美中不足的是3D打印技術目前尚未成熟，在抗拉能力、抗形變能力方面有所欠缺，但相信假以時日，3D打印技術必將成為建筑領域內的趨勢。

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