3D打印技术在建筑工程中的应用与前景

代林振

摘 要：在信息化时代背景下，建筑领域也迎来了新的发展契机，其中3D打印技术开始在建筑工程中得到了应用，虽然目前尚处于探索尝试阶段，但不可否认的是这一技术在工程建筑过程中发挥着巨大的作用，对于建设设计、建筑市场开发、建筑构件、制造实体建筑等方面都有着显著的应用效果。该技术在建筑工程中有着非常广阔的应用前景，可用于应急、临时建筑，制作高精度预制构件以及可视化设计，在以后需要仍然需要不断的探索实践。本文主要探究了3D打印技术在建筑工程中的应用与前景，以供参考交流。

关键词：3D 打印技术;建筑工程;应用;前景

科技改变生活，科技提高效率，科技创造价值。随着科技进步，如今越来越多的新技术、新工艺、新材料被应用到建筑工程领域，极大地提高了工程建设的质量和效率。3D打印技术正是科技发展的产物，自从其研制诞生以来，就不断地吸引人们的眼球，受到各行各业的广泛关注，其中在建筑领域中的应用有着非常重要的价值，已经成为一种重要的施工技术，与传统建筑方式相比具有多方面的优势，需要对其具体应用及发展前景进行深入探究，从而为建筑领域的发展提供更大的助力。

1 3D打印技术在建筑工程中的应用

1.1 在建筑设计方面中的应用

3D打印，实际就是快速成型技术的应用，快速成型技术是特种加工技术中具有代表性的一种，它是集数控、机械CAD/CAM技术、激光加工、新材料科学等多种新型技术为一体的新技术。由于3D打印成品的可塑性非常强，从二维到三维，3D打印可以精确到600dpi，每层0.01毫米的厚度，几乎任何复杂的结构都可以轻松打印出来，于是许多建筑设计师将该技术用于建筑与市政布局模型、工业设计的快速成型。以往建筑设计师制作模型和3D效果图都是手勾草图，现在则提供了一种全新的操作模式，整个建筑模型制造过程分为拍照、建模、打印三个阶段，这种操作方式比用软件画图、按照图纸仿形雕刻更精确、更快捷^[1]。

1.2 在建筑市场开发中的应用

（1）在对建设方案初级设计阶段，传统的2D图像有着很大的技术障碍，需要具有丰富的空间想象力才能进行科学的方案设计，但在3D打印技术的支持下，所打印的模型具有直观立体化的特征，可以准确展示设计思路，并且可以根据讨论结果做出改变。例如对于交通综合体、城市综合体等类型的建筑群开发的时候，在分析这些综合体的建设会对城市空间产生的影响的时候，最后的方式就是可以运用3D打印技术制作直观性的模型，展示出综合体在建成完工的形象和效果。（2）在建筑方案提交的阶段，对于工程建设方案、成本、准则等方面的要求都要考虑，利用3D打印模型可以再现建筑与环境，可以帮助设计者思考在城市空间和环境方面的设计还存在哪些疏忽和不足，从而形成完善的建筑方案。（3）在工程项目营造阶段，可以发挥3D打印模型的辅助设计功能，对建筑装饰材料、装饰风格、物品陈设等方面进行细化的设计和展现。（4）展示建筑项目成果。3D打印模型就是真实建筑的缩微化再现，可以吸引客户的目光并赢得信任。

1.3 在建筑构件方面的应用

建筑构件的质量在建筑工程施工中非常重要，是需要关注的一个重要环节。如今有一些建筑师将3D打印技术应用于建筑构件中。起初，建筑师采用SLS（选择性激光烧结）3D打印技术按照设计的尺寸分段打印各个节点，然后将其组装起来，能够满足建筑所需要的美学和结构方面的需求。

1.4 在制造实体建筑方面的应用

3D打印技术在建筑工程中的运用，最直接的体现就是在实体建筑的制造上，通俗地来说吗，就是运用该施工技术盖房子，在具体的工程项目施工当中，采用的是分段打印组装方式，即建筑模块化，在工厂里每块打印好，最后一起现场组装。与建设传统房屋一样，打印房子之前首先需要打下地基;接着，打印机根据图纸打印墙体结构，同时预留“梁”与“柱”浇筑的空间;最后，在预留空间置入钢筋、灌注混凝土，在墙体的中空部分填充保温材料。这种打印实体建筑在我国也有案例，肉眼观察，这些3D打印房与普通房屋有着明显的区别：它们的墙体有着类似雕饰的纹路，或横向或纵向，而整体效果宛如制作奶油蛋糕时挤出的奶油被一层一层堆叠起来^[2]。

2 3D打印技术在建筑工程中应用的前景展望

3D打印技术的应用功能已经成为各国探索研究的重点，该技术具有周期短、低成本、成型质量高和节能环保等方面的优勢，但同时也存在一些不足，在未来可以从以下几个方面入手继续探索：（1）可用于应急、临时建筑。在应对地震、海啸等自然灾害的时候，利用3D打印技术周期短、低成本的特点建造临时房屋，可以作为灾民的临时庇护所，达到良好的抗震救灾成效。（2）可制作高精度预制构件。3D 打印机控制喷头逐层打印，可以完成各种传统建造难以实现的造型。这样生产出各种造型的构件，为建筑师天马行空的设计提供保障。（3）可视化设计。目前建筑设计均为CAD 制图，3D 打印可以更直观地表现出所设计的建筑，达到设计最优化^[3]。

3 结语

总之，3D打印技术在建筑工程中的应用价值已经是不容置疑的，虽然我国当前在这方面尚处于探索研究阶段，存在着一些需要解决的技术难题，但运用3D打印技术建设建筑工程是一个发展趋势，具有深刻的前景和发展潜力，需要集中优势资源和人才，不断探索创新。相信在将来，3D 建筑一定会成为建筑业的新标杆。

参考文献：

[1]王子明，刘玮.3D 打印技术及其在建筑领域的应用[J].混凝土世界，2015（1）：50-57.

[2]朱嘉辉.探究3D打印技术在建筑领域的应用及展望[J].建筑技术开发，2018，45（5）：77-78.

[3]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.