分析建筑材料中3D打印技术的应用

张春波

（贵州交通产业发展股份有限公司 贵州贵阳 550000）

3D打印技术自从面世以来，就受到了各个行业工作人员的广泛关注，通过观察与分析，不难发现，3D打印技术与二维打印技术在具体应用过程中存在较大区别，其是利用砂石、金属、塑料等各种实体材料，通过打印，完成实体制造的一种技术。近几年，人们在建筑行业中通过对3D打印技术进行应用取得了不错的成绩，并且促进了我国建筑行业的绿色发展，因此加强对该项内容的分析是必要的。

1 3D打印技术

3D打印技术通常将数字模型文件作为基础，在具体操作过程中，采用塑料或金属粉末等可以完成粘合的材料，利用喷嘴将材料挤出，然后逐层打印，最终构成一个期望的物体。之所以将该项技术称作3D打印技术是因为，该项技术在工作中参照了传统打印机的工作原理，具体加工与传统喷墨打印具有较高的相似度，不同之处主要体现在，3D打印技术在打印过程中采用的为各种原材料，而传统打印应用的为喷墨打印。

20世纪90年代3D打印技术出现，但是在出现的初期阶段，该项技术在应用过程中，由于受到成本和技术方面因素的影响，并未取得理想的进步与发展[1]。而随着人们对该项技术研究的不断深入，以及科技水平的不断技术，3D打印技术水平得到了明显提升，我国也加强了该项技术的研究，并且从实际情况来看取得了不错的成绩。

2 3D打印技术在建筑材料中应用的优势

在建筑材料中的3D打印技术进行应用的优势主要体现在以下几点：

（1）可以缩短工期。

（2）不会因为建筑结构复杂、形状等原因导致工程的成本增加，间接的降低了工程的建设成本。

（3）依据CAD设计图，整个流程不需要施工人员的干预，完全可以通过电脑程序完成相应的操作，可以节省大量的人力，并且可以避免人为操作原因而引起的误差，确保了建筑材料的性能满足建筑工程的需求。

（4）保护环境。

3 3D打印技术在建筑材料中的具体应用

建筑行业经过了漫长的发展，在该过程中，采用了各种各样不同类型的建筑材料，但是在各种不同类型的材料中，能够对3D打印技术进行应用的材料并不多，目前我国采用的3D打印技术并不成熟，在对3D打印技术进行分析与研究过程中通过结合国外的研究成果可以发现，3D打印机对塑料与树脂材料具有不错的打印效果[2]。因此，人们在建筑行业的研究中，合理的将3D打印技术应用在了树脂砂浆方面。

我国一些发达的城市对3D打印技术的应用相对比较成熟，例如上海，在建筑工程行业中，对建筑废料进行合理应用，将其作为3D打印原材料，在具体生产过程中，通过一系列的合理加工、粉碎磨细、加入水泥、纤维等，最终使其成为“油墨”状态，完成以上操作后，再利用3D打印机完成相应的打印操作。

3.1 打印GRG材料

GRG材料指的是GRG专用石膏，将石膏作为原材料展开打印，然后采用连续刚性较强的原材料和玻璃纤维进行混合，最终制造出新产品，将其合理的应用的建筑工程中，该类型的建筑材料在实际应用过程中，具有强度高、透气好等多项优点[3]。在体育场、剧院、会展中心等类型的建筑都可以对GRG材料进行应用，并且从大量的建筑工程实例来看，该材料的应用也取得了不错的成绩。

3.2 混凝土材料打印

混凝土材料打印是我国建筑工程中最常用的一种建筑材料，通过与国外的应用现状进行对比可以发现，无论是在传统建筑上，还是在对3D打印技术进行应用的建筑中，在整个建筑工程中，混凝土材料所占的比例都较大。混凝土材料在建筑工程中的应用的一项主要优势就是具有不错的可塑性，因此在对其进行打印时，并不需要支撑模，并且具体打印工作是通过电脑控制的方式完成对混凝土材料的科学调整，然后利用喷头将打印出具有一定形状的混凝土构件。

现阶段，随着科技的发展，人们在建筑行业中，可以将混凝土材料与“轮廓工艺”合理的结合在一起，从而成为一种成熟的技术。除此之外，受科学技术快速发展影响，3D打印建筑材料得到智能打印也得到了深入研究，并且成为了建筑行业中发展过程中，人们关注的一项焦点内容。3D打印混凝土材料，充分结合信息科学，具有寻优、感知强、驱动控制良好等多项技术优点，从而使3D打印技术可以在建筑领域中与智能一体化进行有机结合，具有多种完善仿生功能，使打印建筑物与周围的环境相适应，促进我国建筑行业向智能化方向发展。

4 3D打印技术在建筑材料中应用需要加强的内容

4.1 提高材料结构性能

材料打印期间，材料需要通过输送管道，然后经过打印头的打印，最终才能成型，这也使打印材料自身具有不错的和易性。需要注意的是，若打印期间，中上层发生材料堆积，将会对下层材料造成一定压力，若短期内，下层材料并未达到一定强度，下层材料将会因为受压力影响，发生变形，进而将会对整个建筑的质量造成不良影响。因此，打印材料的初凝速度要快，并且需要初凝强度要高，只有这样才能满足建筑工程的需求。

4.2 凝固硬化

材料凝固硬化是打印建筑必要考虑的一项问题。通常来说，温度会对材料的凝固硬化速度造成一定程度影响。春夏秋季施工，若温度处于14～28℃内，让材料正常固化即可，并不需要人工干预。若温度处于5～14℃，要加快材料凝固硬化，若温度处于28～38℃内，要适当延缓凝固硬化时间。若在温度低于0℃的环境下施工，要制定严谨的凝固硬化方案，确保工程的最终质量能够达到要求标注，为人们提供一共高质量的工程。

4.3 加强对建筑表面美观性的研究

3D打印技术采用的为逐层堆叠，完成第一层打印后，需要待第一层凝固硬化后，再进行第二层打印，通过层与层间的紧密粘结，确保墙体的整体性能够达到要求标准。受这种特殊打印技术的影响，层与层间的光滑程度不理想，导致建筑表面不够美观，这也使人们需要重点研究的一项内容。

4.4 完善相关规范

虽然3D打印技术出现已经有一段时间，并且人们从未对其的研究与应用，但是，该技术在建筑领域中的应用时间并不长，建筑行业中缺少相关的规范对该项技术的应用进行规范，通过3D打印技术建设的建筑的性能和使用年限与普通建筑是否相同，还有待验证，而为了实现对3D打印技术应用的规范，要不断完善相关规范，避免3D打印技术在应用过程中出现各种问题。

5 结束语

3D打印技术在建筑领域中应用还处于发展阶段，将该项技术合理的应用在建筑领域中，可以减少人力和物力的消耗，并且可以确保工程在工期内竣工。通过3D打印技术制造的材料的硬度、强度、性能等方面需要时间的检验，因此，人们还需要加强对3D打印技术的深入探讨，使其能够更好的为人们服务。

[1]郑金库，梁起瑞，周浩，等.3D打印技术的研究与应用述评[J].科技与创新，2016（13）：1～3.

[2]费倩儒.3D打印技术的研究现状与在建筑行业的应用前景[J].科技风，2017（15）：1.

[3]季安康，王海飙.基于BIM的3D打印技术在建筑行业的应用研究[J].科技管理研究，2016，36（24）：184～188.