3D打印技術在水運工程中的探索

周亞林　王梅

摘 要：隨著經濟社會的不斷進步和發展，越來越多的工程建設項目異軍突起，工程建設領域內3D打印技術的應用越來越普遍，技術的進步使得3D打印技術顯示出明顯的優勢，可以在很大程度上降低成本，縮短工期，給工程施工帶來極大的便利。本文首先介紹3D打印技術，對水運工程中使用3D打印技術進行相應的設想，通過分析該技術在水運工程中的施工優勢，針對施工結構，對3D打印技術在水運工程中的應用問題進行分析，展望3D技術在水運工程施工中的未來，推動該技術在水運工程中的應用和發展。

關鍵詞：3D打印技術;水運工程;存在問題;應用設想和展望

中圖分類號：U615? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）04-0037-02

經濟的進步推動交通設施建設的高效發展，水運作為現代交通工具中的重要組成部分，在人們的生活中具有十分重要的地位，與國民經濟的發展密切相關。水運設施作為國家的重要基礎設施，具有建設周期長的特點，在工程建設中，通過采用先進的技術和設備進行快速建設，一直就是施工人員和技術人員關注的重要課題，也是施工單位在施工中遇到的重點難點。3D打印技術作為水運工程建設中的重要應用技術，是保障現代水運工程建設質量的重要先決條件，該技術的發展和應用使得水運建設工程的效率和質量得到大幅度提地提升，也為水運建設地高效運轉提供了良好的機遇。

1 3D打印技術

目前，3D打印技術在我國建筑領域的發展相對比較成熟，越來越多的工程實踐為水運建設提供了堅實的基礎，就其在水運建設中的地位和作用而言，創新性和實用性的潛力非常大，該技術的應用體現了水運建設工程項目的智能性和現代性，是未來大型化、重型化建設的重要發展趨勢。

3D打印在學術上的名稱為“增材制料”，在進行制造的過程中，利用事先確定好的數學模型三維CAD，也可以利用微處理器對一些零散的結構復雜的零件以及不同成品的部件進行分析整理，在這個過程中，具體堆疊的形式比較多，各種各樣的3D打印工藝也有所不同，使得不同工藝下的打印材料類型也具有較大的差距，雖然類型不同，但主要的基本原理是相同的。當前社會發展狀態下，隨著科學技術的不同應用和普及，3D打印技術在各個行業領域中得到不斷的普及，包括工業、科學研究、航空航天、消費電子以及汽車、農業各個領域。在這些應用領域中，3D建筑打印技術作為整個3D打印技術分支，與傳統的3D打印技術相比，具有極大的優勢，但同時還具有自身濃烈的行業特色。3D打印技術在工程施工中的具體運用，使得設計的空間大大增大，制造成本大幅度降低，通過數字化的方式，將三維實體加工轉變為二維平面加工序列的過程，在這個施工過程中，不會由于建筑類型和其他影響因素的復雜性增加建設成本，耗費的時間也相對較短，生產效率得到極大的提升。

3D打印技術具有環保節能的功效，在增材制料的過程中，不同于傳統的方式，這就使得在生產過程中使用的材料得到充分的使用，材料浪費的現象比較少，3D打印技術在使用的過程中，不會產生揚塵和建筑垃圾，具有明顯的環保作用。

另外，該技術適用于復雜的環境，惡劣的環境對其正常使用不會造成太大的影響。工作人員的培訓成本較低，生態效率較高，全程由電腦操縱，具有明顯的智能化，設計師的自由性得到極大的提高，可以在一定程度上降低施工成本和人員成本，提高施工效率和質量。

2 3D打印技術在水運工程中的應用設想

2.1 3D打印技術在混凝土工程中的應用

在對混凝土進行施工的過程中，利用3D打印技術可以很好地彌補現場施工的諸多不足，比如現場澆筑和預制裝配混凝土在施工工藝上存在的問題。水運工程的建設會涉及到大量的混凝土和鋼筋混凝土，現場澆筑和預制裝配混凝土是常見的施工工藝，現場澆筑的混凝土在施工的時候具有抗震防滲的優勢，整體結構比較好，但缺點是施工的難度大，施工的時間比較長，對勞動者的勞動要求比較高，將3D打印技術應用到混凝土的施工過程中，可以有效降低工程的造價成本。另外，港口施工極易受到氣候、水文等自然災害的影響，通過使用3D打印技術，就可以取消相應模板工序，也可以對工程的成本形成較大的節約，利用機械代替工人，可以有效地提高施工效率，加快施工速度，促進工期的順利完工。

在對港口以及航道進行施工的工程項目中，裝配式鋼筋混凝土結構也得到廣泛的使用，采用先進的現代化技術和設備對構件進行預制，可以給施工帶來極大的便利。3D打印技術在這種施工中具有極大的應用價值，大多數預制構件都可以通過3D打印技術在工廠的車間完成，并在現場進行打印生產。建筑工程的工作原理是相通的，在各類水運工程建設項目中，3D打印技術在建筑工程中的應用實例可以為各類水運建設工程提供一定的參考和借鑒。

2.2 3D打印技術在新型防波堤結構中的應用

眾所周知，在港口以及海岸進行施工的時候，這些地方對海岸的防護要求比較高，對于防波堤的要求自然也相對比較高。因此，為了降低波浪的反射和實際施工中的工程造價成本，越來越多的專家研制出各種各樣的防波堤結構，新型的防波堤結構與以往傳統的結構相比，具有明顯的優勢，該結構比較復雜，對于施工的要求比較高，這也在一定程度上給施工提出了更大的要求，但3D打印技術不會受到這類因素的影響，其耗費的時間比較短，施工的建造成本較低，可以大幅度減少防波堤結構的施工復雜性，給水運建造工程帶來極大的便利。

3 3D打印技術在水運工程中的應用優勢

3D打印技術在水運工程中的廣泛應用，具有明顯的優勢，它可以取消施工模具的安裝和拆卸流程，不需要人工進行搗振，使得建筑工人的工作量大大降低，在進行混凝土構件的過程中，3D打印技術的應用可以降低混凝土的使用量，節省大量的費用，水運工程的大多數異形結構，在往后相似的工程中得到使用的可能性并不大，但3D打印技術可以有效避免這種結構的浪費。建筑材料在施工的過程中，可以采用工業和建筑垃圾，經過科學的分類處理后得到重新利用，實現循環經濟，在施工中達到綠色施工的目的，避免粉塵和噪音的影響，并且降低了打印材料的浪費，通過在計算機上完成相關工作，使得功能化和精度化的設計建筑得以實現。總之，隨著我國人力成本的上升和勞動力的短缺，技術的發展推動工程施工工藝的進步，3D打印技術會得到有效的使用，在水運建筑工程領域得到更加廣泛的普及。

4 3D打印技術在水運工程應用中存在的問題

目前，3D打印技術在我國水運建設工程的應用普及程度還不是很高，沒有實現全部采用3D打印技術，這就需要行業的人員加強研究。3D打印技術目前在我國還沒有形成完整的管理體系，也缺乏相應的行業標準，大多數設計只是借鑒相似的建設，并通過相應的實驗來確保其結構的安全性，3D打印技術還有進一步的提升空間，打印材料的質量需要進一步的更新，要保證其盡量符合行業標準，要求相關權威認證。業主和設計人員要對3D打印技術在水運工程上的應用進行進一步的探討。

5 3D打印技術在水運工程應用中的展望

目前，在我國水運工程建設過程中，在3D打印建筑業務比較集中的區域，通過設置3D打印工廠，將物資通過物流系統運送到所需的工程進行安裝。在3D打印技術發展到一定的階段，達到相應的規模以后，還可以在全球布局3D打印設備租賃基地，進行相關的運送和打印工作，這就在很大程度上催生了相關物流及租賃業務的發展，實現3D打印技術的全球化和普遍化。

6 結語

綜上所述，當今社會，技術革新帶動了行業的智能和高效發展，高新技術的使用使得工程的效率和質量得到大大的提升。在水運工程建設中使用3D打印技術，提高了工作水平，與此同時，要發揮3D打印技術的更大效用，相關人員要不斷進行創新和探索，針對問題采取相應的措施，爭取3D打印技術在水運工程建設中得到最大價值的發揮。通過夯實理論基礎，加強實踐，善于從實踐中獲取經驗和教訓，不斷優化升級，從而促進水運工程建設項目的高效發展和運轉，減少工作人員的工作強度，節約工程施工的材料成本，進而推動我國工程建設的可持續發展，促進經濟社會的長遠進步。

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