基于3D建筑打印技术所面临的机遇与挑战

王 成 刘业钊 谢照松 刘 畅

(西南科技大学 四川 绵阳 621000)

基于3D建筑打印技术所面临的机遇与挑战

王 成 刘业钊 谢照松 刘 畅

(西南科技大学 四川 绵阳 621000)

近年来，3D打印建筑在全球悄然兴起，世界各国都掀起了3D打印的热潮。作为一种先进的制造技术，3D打印运用于建筑上能大大减小建造时间，并且可用的材料多，因而受到越来越多人的青睐。但与此同时，3D打印建筑也还存在一些现实的问题。本文通过对3D打印建筑目前所面临的机遇与挑战进行探讨，借以帮助我们更好的了解3D打印建筑，同时为3D打印建筑指明未来的发展方向。

3D打印建筑；机遇；挑战

一、引言

3D打印建筑是通过3D打印技术建造起来的建筑物，它由一个巨型的三维挤出机械构成，挤压头上使用齿轮传动装置来为房屋创建基础和墙壁，直接建造出建筑物。3D打印建筑代表了未来房地产市场发展到的新趋势，并且已经在全球掀起了一阵热潮。麻省理工大学(MIT)研制出了整套3D打印设备，可以完整打印出一栋建筑物及其内部装饰，并且完全满足用户的需求。谷歌也已经宣布将在多伦多开始实验，同时迪拜也表示：到2030年，当地1/4建筑物将由3D打印完成。在中国，银创建筑科技有限公司已经和一些国内著名房地产公司达成合作，即将在宁波、苏州等十余座城市全面开发由3D打印建筑构成的小区。自此，3D打印建筑技术开始迈向产业化，中国在未来将进入“房地产4.0时代”。

二、D打印建筑的基本施工工艺

3D打印建筑技术是以信息集成技术与制造技术深度融合为特征的智能制造模式，实现了制造从等材、减材到增材的重大转变。目前的3D打印建筑，是将整个建筑进行模块化分解设计，根据设计的三维模型数据，通过运行程序将材料分层打印输出并逐层叠加，最终将三维模型转换为建筑实物，打印出的建筑实物再运送到施工现场进行安装。

三、D打印建筑所具有的优势

(一)施工速度快

据统计：利用3D打印技术，我们能在24小时内打印出10幢200平方米建筑。也就是说，3D打印建筑的施工速度与传统建筑模式相比要快十倍左右，且建筑类型、复杂性等因素不会增加建设成本。

(二)实际产品与设计之间的误差小，制作的精度大

由于全程由电脑程序操纵，这种基于CAD设计等的施工建造产生的误差极小，与易受各类因素影响的传统建筑施工方法相比，这是一种质的突破。有了这种突破，建筑师们的思维将更加活跃，再也不用考虑自己的设计理念与现实之间的差距问题。

(三)设计空间无限，可打握许多细节特点

3D打印对建筑行业的应用将会解决许多传统建筑行业的弊端。比如，现实生活中需要建造一些复杂的曲面和一些复杂的立体三维建筑，传统的施工方法会产生很大的误差，甚至不能达到设计要求。基于3D打印技术将很好的解决这些问题，它能很精确的打印出许多复杂的模型并且能很好的满足设计者和消费者的心理预期。

(四)绿色环保

近年来，国外大量的技术公司已经开始开发节能环保的3D打印原料，同时，3D打印建筑在施工过程中能建筑粉尘污染，减小雾霾，保护环境实现绿色环保。

四、D打印建筑所面临的问题

(一)打印机械的研制

打印机械是实现3D打印建造技术的重要工具，当需要的打印的物品尺寸越大，相应的打印机械也应该越大。所以对于建筑物这样的巨型成品来说，要实现现场打印，就需要打印机械具有较大的尺寸或者较大的移动范围，同时，打印喷头的性能直接影响到打印精度和打印效果。目前，虽然3D打印技术已取得了很大的发展，但就现在的打印机械的性能来说还远远不够，所以在未来还需不断地优化，不断地创新。

(二)成本问题

目前来说，高精度的3D打印机十分昂贵，所以相应的3D打印建筑的价格也是不菲。如果想要使3D打印技术真正运用到建筑行业中，降低成本是目前最重要的任务。

(三)打印材料的问题

根据房屋建造对结构材料技术指标的要求，3D打印的梁、柱和墙暂不适宜作为房屋建筑结构而被使用。这在很大一定程度上与3D打印目前的使用材料的性能有关，许多材料不满足房屋承重结构的要求。所以目前就需要研发出强度更大，变形能力更小，适应性更好的打印材料，而这也是3D打印技术广泛应用过程中所亟需解决的问题。

五、结语

随着全球经济和技术的发展，各国纷纷抢占未来产业制高点，所以3D打印建筑应运而生。3D打印建筑作为一种智能的制造模式，彻底打破了建筑施工在工业生产中的制约，为建筑的未来提供了无限的可能。实现3D打印建筑将使住宅工业化发展的必然趋势，是适应现代技术发展的必要需求，他对传统建筑行业即是一次机遇，也是一次前所未有的挑战。只有不断的进行技术创新，紧跟时代发展潮流，才能在未来市场中赢得先机，获得更大的发展。

[1]苏达.3D打印建筑结构材料的性能研究[J].工程建设与设计,2016,(07):52-54.

[2]蔡兵.3D打印建筑技术和干混砂浆行业的未来发展(摘要)[N].中国建材报,2014-09-10(005).

[3]宋靖华,胡欣.3D建筑打印研究综述[J].华中建筑,2015,(02):7-10.

王成(1997.7-)，男，汉，四川富顺，本科在读，西南科技大学。