面向未來智慧建筑的3D打印技術(shù)

推薦單位：北京科技期刊學(xué)會

采編：羅穎娟

近年來，隨著研究和應(yīng)用的深入快速開展，建筑3D打印技術(shù)在國內(nèi)外均取得了較大的發(fā)展。盡管在靈活高效的設(shè)備、復(fù)雜的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計方面面臨著一些挑戰(zhàn)，但這并不影響建筑3D打印在房屋建筑、農(nóng)村改造、橋梁、市政園林、城市景觀、裝飾部品等方面的應(yīng)用探索和發(fā)展。

什么是建筑3D打印

3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期，實際上是利用光固化和紙層疊等方式實現(xiàn)快速成型的技術(shù)。它與普通打印機(jī)工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，與電腦連接后，通過一層又一層的多層打印方式，最終把計算機(jī)上的藍(lán)圖變成實物，具有數(shù)字化、智能化、機(jī)械自動化等特點。而建筑3D打印技術(shù)是實現(xiàn)混凝土免模板成型的智能化、數(shù)字化的一種新型建造技術(shù)，未來將成為智慧建造的一個重要方向，有力促進(jìn)傳統(tǒng)建造向智慧建造的轉(zhuǎn)型升級。

建筑3D打印技術(shù)可用于異形建筑、構(gòu)件、雕塑、戶外家具、崗?fù)ぁ⒐泛拥雷o(hù)坡、立體字打印，具有免模板、省人工、節(jié)省材料等優(yōu)勢。

建筑3D打印機(jī)是什么設(shè)備

建筑3D打印機(jī)是以水泥混凝土等建材為“油墨”，利用計算機(jī)分層建模，并發(fā)出程序指令，逐層打印鋪設(shè)材料，構(gòu)建出自由形狀建筑結(jié)構(gòu)的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，這套系統(tǒng)主要由打印架體、供料系統(tǒng)、打印頭和控制系統(tǒng)四部分組成。

目前，我國的住建部發(fā)展綱要、“十三五”“十四五”發(fā)展規(guī)劃中多次將建筑3D打印技術(shù)、新型建筑材料技術(shù)列為重點研發(fā)方向。

建筑3D打印技術(shù)在建造非線性復(fù)雜造型構(gòu)件上發(fā)揮出無須模板、設(shè)計自由的優(yōu)勢。為適應(yīng)建筑3D打印技術(shù)的需要，我國科研人員在混凝土材料流變性、可擠出性、可建造性，以及力學(xué)性能等方面也展開了豐富研究。

3D打印技術(shù)的推廣與應(yīng)用，使建筑設(shè)計逐漸擺脫傳統(tǒng)模板工藝的約束，建筑設(shè)計的自由度得到大幅提升，這項技術(shù)的研究和應(yīng)用推進(jìn)，將加快我國工程建設(shè)的裝配化、機(jī)械化、智能化和綠色化，加快建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展。

圖片來源：杭州冠力智能科技有限公司