3d打印建筑技术的应用及发展前景(附件)【字数：7072】
随着2020年的到来，已经有崭新的技术崭露头角，对建筑也有较大的影响，其中最著名的就是3D打印技术。3D打印已经不仅仅只是停留在科研阶段，而是加快融入建筑、交通、教育等行业的发展进程之中。如今大到房屋建筑，小到玩具义齿。3D打印正在潜移默化中改变着人们生产生活的方方面面。本文就3D打印技术对建筑的优势、劣势和目前的应用现状以及对未来3D打印建筑的未来发展前景进行论述。
目录
一、概论 1
二、3D打印技术的概念及原理 2
三、3D打印技术的优势 3
（一）环保节能 3
（二）节省成本 3
（三）质量安全 3
（四）个性化设计 4
四、3D打印的劣势与期望 5
（一）3D打印建筑的高度受建筑材料的影响 5
（二）建筑总的成本不低 5
（三）3D打印技术的发展技术缺陷 6
五、3D打印建筑的发展前景和期望 7
六、 结论 9
七、致谢 10
参考文献 11
一、概论
3D打印技术是目前最有潜力与发展的新兴技术，而建筑3D打印技术更是3D打印中门槛最高的一个发展方向，其前景可以与算盘和电脑的进化相媲美。建筑是关乎民生的基础，随着经济的发展和社会进步，以及日益增长的建筑成本和目前人们对个性化建筑的需求这是3D打印建筑未来取代传统式建筑的必然性。今后，随着技术的不断进步，将涌现出更多具有自主创新能力和研发实力的企业，将高质量的3D打印建筑推向国际市场，为中国3D打印建筑打开国外市场贡献更多力量。当然对于今后来讲也是人们必然选择的一种建筑方式。和传统建筑方式相比，建筑3D打印技术大大节省成本，如时间成本、人力成本、材料成本，对人们日益个性化的建筑需求，以及一些人工难以实现的建筑。这对于以后来说是一种革命式的建筑方式，能够改变以往的建筑方法。
二、3D打印技术的概念及原理
3D打印技术又称增材技术，其原理是3D打印技术实际上是一系列快速原型成型技术的统称，其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在XY平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件。[1]所以不需要传统 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
刀具、夹具和机床，通过打印机软件将其创建的模型先分解为若干个二维的层面，然后将材料通过喷嘴等装置层层堆积，就可以打造出任意形状，最终形成3D物件成品。根据成型原理的不同，3D打印技术分为以下五种:SLA(立体平版印刷)技术FDM(融化沉积)技术，SLS(分层激光烧结)技术，LOM(逐层轮廓成型)技术和SGC(光掩膜)技术。[2]目前相对成熟的建筑3D打印技术可分为3种：美国南加州大学Behrokh khoshnevis提出的轮廓工艺（Contour Crafting）、Monolite UK公司Enrico Dini发明的D型工艺（DShape）和英国拉夫堡大学Richard Buswell提出的混凝土打印（Concrete Printing）。[3]
三、3D打印技术的优势
传统的建造方法从方案设计、建筑设计、结构设计等分专业设计，到出图施工建造，再到最后竣工验收程序繁杂，需要配合大量的人力、物力，历经漫长时间才能最终完成一个建筑作品。[4]而3D打印建筑，只需要将计划好的房屋构造输入计算机中，搭配大型3D打印设备，就能在短期内直接将建筑一次性打印出来，是能够把冗杂的多样性的事物以简略的方式表达出来。相比较传统建造施工，3D打印建筑技术有以下的几个优点:
（一）环保节能
相比较传统的施工技术所造成的大量的社会资源和人力资源的虚耗，和施工过程当中造成的环境污染等。3D打印最大的特点是不会产生废料，使用的是成本低廉的普通硅酸盐水泥做主材，以粉碎的城市建筑垃圾或8mm以下的砂石作骨料，用添加剂使打印泥浆在打印过程中不凝固，打印后才凝固，既符合打印工艺要求，也不降低最终强度。打印材料可以就地取材，也可以采用各种工业废渣（钢渣、铁渣、矿渣）和各种废料来与水泥混合并应用到建筑打印中，整个过程可以循环利用，很大程度上减少了浪费，也提高了资源的综合利用率。而且在打印过程中不会出现传统施工过程中的水泥，沙子等易飞扬颗粒从而造成施工现场尘土飞扬的现象，也不会听到大型机器作业时的轰鸣声。
和传统的实心墙相比较，3D打印不仅可以打印空心墙，而且还可以用不同的填充密度打印，甚至是实心墙。[5]用来实现墙体结构的多样化，墙体中可以放置隔热材料，让室内冬暖夏凉，保温隔声，节能环保。
（二）节省成本
相比于传统建筑施工繁琐的步骤3D打印技术直接一体式建造出来，使建筑物一次成型，从而不需要使用模板和脚手架。和传统的施工人员和管理人员数量不同，3D打印过程不需要太多人就能完成一栋房屋的建设，现场值守打印只需要23人，能有效的减少传统施工队，真正降低成本。据统计可节省建筑材料的30%~60%，减少人工的50%~80%，节省工期50%~70%，缩短了房屋建造的时间和投资回收期，很大程度上提高了生产效率，能有效的降低房价。3D打印技术解决了一些复杂零件在传统行业无法加工的现状，在降低成本的同时杜绝了资源浪费，并且随着3D打印行业的发展，使得设备装配工艺变得简单、高效，无需人为装配，提高装配精度和效率，减少人员技能素质和外界环境因素对生产、装配的影响，能够更好的制定生产计划、控制装配时间，3D打印技术能够在有限的空间内，创造无限的可能。
（三）质量安全
安全性能高，3D打印过程中全程机器操作不需要工人进入现场施工，所以安全性能高，不会造成人员伤亡。由于是3D打印所以房子本身属于一个整体，具有很高的稳定性和连接性，又因为整体结构成型，建筑抗震性大大增强，所以可以在高原、雪地、沙漠、海洋、甚至外太空等恶劣条件下施工。因为整个建造施工过程中几乎没有建造垃圾，可实现建筑使用材料的循环利用，因此打印的房子节约材料。[6]在工程施工时也就是在智能打印过程中，打印速度随时调节、暂停打印、恢复打印等，随时可以中断打印，并智能化记住中断点，以便自动断点续打。比如在打印过程中遇到停电后突然来电或者其他突发情况时，我们可以随时暂停，等到问题修复完成后，直接可以接着前面继续打印，实现续打定位到点，而不需要重新开始。因为现在的材料还不能有太高的强度，刚度等性能要求，所以进行高层建筑时，必须在施工过程中也要进行钢筋的植入。
目录
一、概论 1
二、3D打印技术的概念及原理 2
三、3D打印技术的优势 3
（一）环保节能 3
（二）节省成本 3
（三）质量安全 3
（四）个性化设计 4
四、3D打印的劣势与期望 5
（一）3D打印建筑的高度受建筑材料的影响 5
（二）建筑总的成本不低 5
（三）3D打印技术的发展技术缺陷 6
五、3D打印建筑的发展前景和期望 7
六、 结论 9
七、致谢 10
参考文献 11
一、概论
3D打印技术是目前最有潜力与发展的新兴技术，而建筑3D打印技术更是3D打印中门槛最高的一个发展方向，其前景可以与算盘和电脑的进化相媲美。建筑是关乎民生的基础，随着经济的发展和社会进步，以及日益增长的建筑成本和目前人们对个性化建筑的需求这是3D打印建筑未来取代传统式建筑的必然性。今后，随着技术的不断进步，将涌现出更多具有自主创新能力和研发实力的企业，将高质量的3D打印建筑推向国际市场，为中国3D打印建筑打开国外市场贡献更多力量。当然对于今后来讲也是人们必然选择的一种建筑方式。和传统建筑方式相比，建筑3D打印技术大大节省成本，如时间成本、人力成本、材料成本，对人们日益个性化的建筑需求，以及一些人工难以实现的建筑。这对于以后来说是一种革命式的建筑方式，能够改变以往的建筑方法。
二、3D打印技术的概念及原理
3D打印技术又称增材技术，其原理是3D打印技术实际上是一系列快速原型成型技术的统称，其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在XY平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件。[1]所以不需要传统 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
刀具、夹具和机床，通过打印机软件将其创建的模型先分解为若干个二维的层面，然后将材料通过喷嘴等装置层层堆积，就可以打造出任意形状，最终形成3D物件成品。根据成型原理的不同，3D打印技术分为以下五种:SLA(立体平版印刷)技术FDM(融化沉积)技术，SLS(分层激光烧结)技术，LOM(逐层轮廓成型)技术和SGC(光掩膜)技术。[2]目前相对成熟的建筑3D打印技术可分为3种：美国南加州大学Behrokh khoshnevis提出的轮廓工艺（Contour Crafting）、Monolite UK公司Enrico Dini发明的D型工艺（DShape）和英国拉夫堡大学Richard Buswell提出的混凝土打印（Concrete Printing）。[3]
三、3D打印技术的优势
传统的建造方法从方案设计、建筑设计、结构设计等分专业设计，到出图施工建造，再到最后竣工验收程序繁杂，需要配合大量的人力、物力，历经漫长时间才能最终完成一个建筑作品。[4]而3D打印建筑，只需要将计划好的房屋构造输入计算机中，搭配大型3D打印设备，就能在短期内直接将建筑一次性打印出来，是能够把冗杂的多样性的事物以简略的方式表达出来。相比较传统建造施工，3D打印建筑技术有以下的几个优点:
（一）环保节能
相比较传统的施工技术所造成的大量的社会资源和人力资源的虚耗，和施工过程当中造成的环境污染等。3D打印最大的特点是不会产生废料，使用的是成本低廉的普通硅酸盐水泥做主材，以粉碎的城市建筑垃圾或8mm以下的砂石作骨料，用添加剂使打印泥浆在打印过程中不凝固，打印后才凝固，既符合打印工艺要求，也不降低最终强度。打印材料可以就地取材，也可以采用各种工业废渣（钢渣、铁渣、矿渣）和各种废料来与水泥混合并应用到建筑打印中，整个过程可以循环利用，很大程度上减少了浪费，也提高了资源的综合利用率。而且在打印过程中不会出现传统施工过程中的水泥，沙子等易飞扬颗粒从而造成施工现场尘土飞扬的现象，也不会听到大型机器作业时的轰鸣声。
和传统的实心墙相比较，3D打印不仅可以打印空心墙，而且还可以用不同的填充密度打印，甚至是实心墙。[5]用来实现墙体结构的多样化，墙体中可以放置隔热材料，让室内冬暖夏凉，保温隔声，节能环保。
（二）节省成本
相比于传统建筑施工繁琐的步骤3D打印技术直接一体式建造出来，使建筑物一次成型，从而不需要使用模板和脚手架。和传统的施工人员和管理人员数量不同，3D打印过程不需要太多人就能完成一栋房屋的建设，现场值守打印只需要23人，能有效的减少传统施工队，真正降低成本。据统计可节省建筑材料的30%~60%，减少人工的50%~80%，节省工期50%~70%，缩短了房屋建造的时间和投资回收期，很大程度上提高了生产效率，能有效的降低房价。3D打印技术解决了一些复杂零件在传统行业无法加工的现状，在降低成本的同时杜绝了资源浪费，并且随着3D打印行业的发展，使得设备装配工艺变得简单、高效，无需人为装配，提高装配精度和效率，减少人员技能素质和外界环境因素对生产、装配的影响，能够更好的制定生产计划、控制装配时间，3D打印技术能够在有限的空间内，创造无限的可能。
（三）质量安全
安全性能高，3D打印过程中全程机器操作不需要工人进入现场施工，所以安全性能高，不会造成人员伤亡。由于是3D打印所以房子本身属于一个整体，具有很高的稳定性和连接性，又因为整体结构成型，建筑抗震性大大增强，所以可以在高原、雪地、沙漠、海洋、甚至外太空等恶劣条件下施工。因为整个建造施工过程中几乎没有建造垃圾，可实现建筑使用材料的循环利用，因此打印的房子节约材料。[6]在工程施工时也就是在智能打印过程中，打印速度随时调节、暂停打印、恢复打印等，随时可以中断打印，并智能化记住中断点，以便自动断点续打。比如在打印过程中遇到停电后突然来电或者其他突发情况时，我们可以随时暂停，等到问题修复完成后，直接可以接着前面继续打印，实现续打定位到点，而不需要重新开始。因为现在的材料还不能有太高的强度，刚度等性能要求，所以进行高层建筑时，必须在施工过程中也要进行钢筋的植入。
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