3D打印技术在建筑工程建设中的发展及运用研究

杨秀滔

摘要：3D打印技术逐渐被应用到建筑行业，使3D打印房屋成为该领域又一科技亮点。该项技术虽尚未得到普及，但前景极为广阔。本文主要论述3D打印建筑工作原理和施工工艺，从多个方面对该项技术在建筑工程建设中的发展和运用进行全面阐述。

关键词：3D打印技术；建筑工程；发展；运用

引言

传统建筑工程已经无法满足人们的舒适度和智能化需求，将3D打印技术应用到建筑领域，能够在有限的时间内，实现房屋工程建造，实现工程质量及施工效率的提升，减少不必要的人员和资源浪费，契合当前建筑行业倡导的节能环保目标。

13D打印的工作原理和打印技术在建筑工程建设中的发展及运用

1.13D打印机的工作原理

3D打印是添加劑制造技术的一种形式，在添加剂制造技术中三维对象是通过连续的物理层创建出来的。3D打印机相对于其他的添加剂制造技术而言，具有速度快，价格便宜，高易用性等优点。3D打印机就是可以“打印”出真实3D物体的一种设备，功能上与激光成型技术一样，采用分层加工、叠加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体，与传统的去除材料加工技术完全不同。称之为“打印机”是参照了其技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。

1.2工程实例

2014年，我国已经开始对3D打印建筑进行应用和实践。位于上海的10幢3D打印建筑，仅花费了24h建成。该打印建筑墙体属于一种特殊油墨，制作材料是经处理的建筑垃圾。结合电脑中的设计图纸，用大型3D打印机，对其进行层层叠加和喷绘。完成房屋建造之后，安装空调、窗帘、办公桌、家具等基础设施。而陕西西安也已建成了3D打印房屋。具体工程实施中，应用正确的方式拼装、搭接客厅、卧室、厨房、卫生间等建筑模块，仅花费了短短数小时，便完成了工程建设。

1.33D打印技术应用优势

（1）工期短。传统建筑工程实施中，从前期的勘探、设计，到中期的采购、施工及后期的试运行，少则数月，多则数年，工期很长，施工过程中，需要考量的相关要素和内容也比较多。应用3D打印技术，能够使施工建设时间缩短，在较短的时间内，实现工作效率及工程效益的提升。

（2）施工成本低。当前，我国房地产行业竞争激烈，建筑工程价格居高不下，使人民群众面临巨大的生活压力。3D打印技术多选用废弃施工材料，对其进行二次处理和加工，用以建筑工程实施中。近年来，3D打印建筑在我国较为盛行，建筑墙体多通过3D打印机层层叠加喷绘而成，而打印机中所用油墨也由建筑垃圾制作而成。该技术的实施和应用，有助于房价控制，降低人们的购房压力。

（3）施工过程简便。传统建筑工程，施工过程复杂，技术难度大。工程实践中，很容易出现材料、资金浪费及人员伤亡情况。3D打印技术有效规避了建筑工程实施中的各类困难，不需要考量地形、天气等外部施工因素。倘若建筑材料符合要求，便能在有限的时间内，实现工程建造，施工过程简便。该技术有效规避了传统施工中的各类困难，能够有效避免具体工程实施中的各类误差。施工技术人员借助计算机模型，对3D打印技术进行合理应用，便能够确保数据和机械设备的精确性。

1.43D打印技术面临的挑战

（1）材料限制。塑料、金属、陶瓷打印等，需要以高端工业印刷为依托。但部分建筑材料价格很高，而且稀缺。打印材料也存在很多限制，很多生活中的常规材料并不能够在打印机中应用。当前，材料问题始终是3D打印技术在建筑工程建设中应用的一大桎梏。（2）知识产权忧虑。将3D打印技术应用到建筑工程建设中，面临知识产权问题。人们能够随意对各类东西进行复制，无数量限制。倘若以法律形式，实施知识产权保护，促进该项技术应用，需要考量和解决的问题比较多，实施难度大。（3）民众对该技术持有疑虑。建筑行业的蓬勃发展，使人们对工程建设提出了很高的要求。人们会对3D打印技术的应用产生怀疑，而且对工程质量也存在疑虑。这些疑虑都会对该项技术的实施和发展产生阻碍。因而，3D打印技术在现代建筑工程建设中的应用和融合仍需经历很长一段时间。

1.53D打印技术应用对策

施工单位要依据实际项目背景，对建筑施工技术进行严格管理，实现技术优化及升级，使施工过程更加安全，降低具体工程实施中的事故发生率，保障整体工程质量，实现建筑工程使用性能的提升。当前，我国3D打印行业呈现良好的发展态势，无论是设备、材料，还是软件方面，都基本成熟，但发展过程中仍存在一些限制性因素，该技术主导性不强，有待加强和完善。核心技术和器材都依托于进口。

该领域专家和研究人员要结合我国建筑市场情况，加大3D打印技术研究及应用力度。具体实施方法如下：首先，对3D打印技术进行大力发展，明确该过程中需要尽快解决的重难点问题，实现工艺和技术的突破。其次，国家要为3D打印技术提供政策支持，为核心技术提供良好的应用环境，实现新型技术及工艺的开发和应用。第三，依据我国建筑行业发展要求，实施市场开拓，在多领域及方面，实现3D打印技术应用，充分发挥技术优势，为我国建筑行业提供推动力。第四，3D打印技术在我国发展周期较短，仍有一段很长的路要走，加大人才培养力度，不断推陈出新，营造良好的学术氛围。3D打印技术已经得到了社会各界的认可，其与工程建设的融合，是未来建筑行业发展的必然。

2结语

综上所述，在工程建设中应用3D打印技术极为必要。该技术与当前倡导的节能环保理念相契合，既能够满足人们日益增长的住房和办公要求，又有助于城市空气质量改善。与传统工程建设相比，其施工成本低，建设周期短，耗费的施工材料较少，而且极具人文情怀和艺术性，为我国建筑行业开拓了广阔的市场发展空间。

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现代物业杂志社

2020-06-01