3D打印建筑技术的应用

刘蔚然

摘要：3D打印技术是建筑领域中诞生的一项新技术，与传统建筑相比而言，3D打印技术的速度快了10倍以上，不需要模具，可以有效节约成本，具有环保、绿色、低碳的特征。本文主要就3D打印建筑技术的应用进行分析。

关键词：3D打印；建筑技术；应用

3D打印是建立在数字模型基础上的快速成型技术，它能对粉末状金属或者非金属材料进行逐层打印来构建物体的空间形态。进行3D 打印时，计算机软件使用计算机辅助设计技术完成数字切片任务，然后把信息传递给3D 打印机进行原材料的逐层打印，物体的空间形态就是由这些连续的薄层堆叠而成。3D打印技术可以应用于建筑领域，进行建筑模型的制作和足尺建筑的建造。

一、3D打印技术在建筑领域的应用

在建筑设计阶段使用3D 打印技术的时候，可以使用3D 打印机进行虚拟的三维设计建筑模型的打印，具有快速、环保、低成本、造型精美的特点。当前建筑领域内用3D打印技术进行足尺建筑建造的时候，既可以现场打印整栋建筑，也可以小批量生产模块构件用于组装。3D 打印技术可以实现预制装配式框架结构体系中复杂楼梯和阳台等的提前制作，也可以实现模块建筑体系内的独立单元的建造以及其内部的装修。3D技术还可以实现角支撑模块、楼梯模块以及非承重模块的建造，并可以对这些模块进行混凝土的多次灌注以及钢筋的使用，这种应用于空心混凝土结构制造的3D打印技术使得建筑结构既结实又美观，还能够增加住户空间的灵活性。

二、建筑领域内3D 打印技术使用的优越性

（一）3D打印技术可以降低建筑成本

3D打印技术的使用只需要设计人员通过计算机和打印机就可以完成建筑模型的制造，大大减少了劳动力的使用，节省了人工成本。模块的定制和单件的小批量生产降低了生产成本和建筑工程的周期，还可以节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打印可以缩短建筑工程的工期

3D打印技術既不使用传统意义上的施工队，也不使用砖瓦等传统的建筑材料，大部分建筑构件可以在工厂进行打印建造，然后再进行现场的组装，使得建筑工程的生产周期大幅缩减，生产效率大大提高。实践显示，与传统建筑相比而言，3D打印技术的速度快了10倍以上，不需要模具，可以有效节约成本，具有环保、绿色、低碳的特征，有效提高了建筑生产效率，可以促进建筑业的发展与转型。

（三）3D打印技术可以提高建筑工程的质量

3D打印产品属于无缝衔接，具有传统建筑无法比拟的稳固性能和连接强度；电脑程序和数字技术的参与保证了建筑数据的精确性；坚固的建筑材料的使用保证了房屋的质量，房屋的渗漏、开裂等问题在一定程度上得以改善。

（四）3D打印技术可以降低建筑工程施工的作业危险

3D打印技术的使用可以降低建筑施工作业中高空坠落和建筑坍塌的危险，为工人提供了更为安全的工作环境。

3D打印技术在建筑领域内的应用还具有很多其他的优点，例如，3D打印技术可以根据建筑设计师的图纸打印各种复杂的具有个性化的建筑造型，并且美观环保。再如，3D打印技术可以缩短建筑工期，实现建筑模型的快速建筑，能够快捷且低成本地解决人口居住问题。

三、3D打印技术所存在的缺陷

3D打印技术是建筑领域内的技术变革，但是3D打印技术的应用仍处于探索时期，还有很多实际问题需要解决。

3D打印技术多采用建筑垃圾、工业垃圾以及水泥、钢筋等作为打印建筑的原料，这些材料虽然具有很好的抗压性，其抗拉能力却相对较差。具有良好的抗压、抗拉和抗裂性能并具有较高初凝强度的打印材料是3D打印在建筑材料方面的发展趋势。

在3D打印建筑结构达到设计规定的强度标准之前，打印材料需要解决建筑结构的支撑问题。复杂的3D打印构件自身重量很大，如果强度达标所需时间较长，3D打印的建筑模型可能就会变形。

3D打印技术完成建筑模型的打印之后，需要进行对建筑模型的打磨、切割和组装等后续工作，如何对墙面进行找平处理还存在实际应用上的问题。

四、结论

3D打印技术不仅快速、低成本、造型精美，而且其比较环保的特点更符合现代社会的需求，另外其在改善房屋质量、减少作业危险等方面也有一定作用。但美中不足的是3D打印技术目前尚未成熟，在抗拉能力、抗形变能力方面有所欠缺，但相信假以时日，3D打印技术必将成为建筑领域内的趋势。

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