3D打印技術(shù)對建筑行業(yè)發(fā)展的影響

岑立等

摘 要：3D打印技術(shù)是近年來新興的一種技術(shù)，自問世以來便受到廣泛的關(guān)注。將3D打印技術(shù)運用于建筑行業(yè)，既是機遇又是挑戰(zhàn)。該文介紹了3D打印技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀，綜合分析了其優(yōu)點與不足，以實例闡述了3D打印技術(shù)應(yīng)用于建筑行業(yè)的可行性及其相較于傳統(tǒng)建筑方式的優(yōu)勢，并進而展望了3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)發(fā)展趨勢。若能解決該技術(shù)現(xiàn)存的一些問題，并與建筑行業(yè)特性聯(lián)系，充分地與建筑行業(yè)相融合，必將給建筑行業(yè)帶來巨大的變革，促進建筑行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：3D打印 建筑行業(yè) 發(fā)展

中圖分類號：TU17 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（c）-0037-01

1 3D打印技術(shù)簡介

3D打印（三維打印）是一種以數(shù)字信息化模型為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑膠等可粘合材料，通過一系列物理疊成技術(shù)來構(gòu)造物體的技術(shù)。與噴墨打印機工作原理近同，3D打印機通過電腦控制，對三維模型分成若干薄層加工，疊加這些薄層最終把數(shù)字模型變?yōu)閷嵨铮渚入S著薄層厚度的減少而增加。與噴墨打印機采用的耗材不同，3D打印可采用工程塑料、光敏樹脂、無機粉料、合金類材料等，使用材料范圍更廣。3D打印過程一般由三維建模、分層切割、打印噴涂和后期處理這四部分組成。

3D打印技術(shù)早在20世紀(jì)90年代中期就已出現(xiàn)[1]，但在該時期由于落后的技術(shù)與較高的成本影響，這項技術(shù)沒有得到巨大的發(fā)展和推廣。而隨著時代的發(fā)展，科技水平不斷提高，3D打印技術(shù)取得了顯著的進步。從國內(nèi)外3D打印技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾埩縖2]情況可知，國外3D打印技術(shù)發(fā)展較早，在1993-2003年間處于增長趨勢，隨后專利數(shù)量減少，處于相對成熟期；而國內(nèi)3D打印技術(shù)發(fā)展較慢，前期幾乎沒有專利數(shù)，2000年至今，專利數(shù)量快速增長，表明我國的3D打印技術(shù)正處于研發(fā)的快速發(fā)展期，極具前景。

目前，3D打印技術(shù)主要應(yīng)用于產(chǎn)品模型制作、藝術(shù)品加工等精細(xì)化領(lǐng)域[3]。除此之外，在航天工程、醫(yī)學(xué)研究、建筑工業(yè)、服裝服飾等行業(yè)也取得了一定的成果，被譽為“第三次工業(yè)革命”的工具。但由于3D打印耗材的局限，3D打印機本身功能及其價格和可操作性的限制，目前政策、知識產(chǎn)權(quán)和社會倫理的不完善等問題，致使目前3D打印技術(shù)仍未得到廣泛普及。

2 3D技術(shù)對建筑行業(yè)影響

3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，為各行各業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展注入了新鮮的血液。其對建筑行業(yè)的發(fā)展也有著舉足輕重的作用。傳統(tǒng)的建筑模型制造方式已無法滿足高尖端設(shè)計的要求，而該技術(shù)在對微縮模型的還原精確度上具有顯著的優(yōu)勢，全數(shù)字還原不失真的立體展示和風(fēng)洞及相關(guān)測試的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)如今眾多設(shè)計機構(gòu)的大型設(shè)置都利用3D打印技術(shù)先期構(gòu)建精確建筑模型來進行效果展示與相關(guān)測試[4]；同時該技術(shù)解決了傳統(tǒng)模型制作中材料浪費、污染嚴(yán)重、以及材料運輸不易等問題，因而逐漸被設(shè)計師們接受。

由于3D打印技術(shù)的優(yōu)勢被更多國家的設(shè)計師認(rèn)可，設(shè)計師們也在不斷探索3D打印技術(shù)打印整棟建筑的可能性與藝術(shù)性，荷蘭目前已經(jīng)開始建設(shè)世界上第一棟全3D打印的建筑，上海的建筑設(shè)計師近日也采用建筑垃圾與玻璃纖維為材料打印展示性建筑物。3D打印技術(shù)已在建筑行業(yè)開辟了一條前所未有的道路，開拓了設(shè)計師們的思維，也將助力建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。

在實際建設(shè)領(lǐng)域，混凝土在生產(chǎn)應(yīng)用過程中的高能耗、高污染等問題逐漸成為制約混凝土材料發(fā)展的一大阻力[5]。2012年，英國拉夫堡大學(xué)的研究員研發(fā)出新型混凝土3D打印技術(shù)，證明了3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)建筑材料結(jié)合的可行性，是建筑行業(yè)材料與該技術(shù)接軌的重要標(biāo)志。混凝土作為建筑材料對各項指標(biāo)的要求都頗為嚴(yán)格，在耐久性以及強度方面3D打印技術(shù)仍有許多亟待解決的難題，但該技術(shù)的分層打印、層層印刷的特點在最大程度上節(jié)省了材料，提高了材料利用率，同時該技術(shù)能做到傳統(tǒng)工藝無法達(dá)到的精度。該技術(shù)能將計算機中的設(shè)計在相對短時間內(nèi)轉(zhuǎn)化為實體模型，大大縮短了建設(shè)周期，節(jié)約了大量人力、物力。毋庸置疑3D打印技術(shù)的應(yīng)用將為混凝土的可持續(xù)發(fā)展提供一條全新的道路，隨著一線工作勞動力的不斷流失，該技術(shù)能直接生產(chǎn)出建筑單體，在建筑施工現(xiàn)場只需要對單體進行簡單拼接即可完成，降低了施工的難度與風(fēng)險，也是未來建筑工業(yè)化發(fā)展的必然趨勢。

3 結(jié)語

3D打印是科技發(fā)展的產(chǎn)物，同時它的發(fā)展推動著各個行業(yè)的革新與進步。時至今日，該技術(shù)已經(jīng)將其應(yīng)用范圍拓展到了各行各業(yè)，并還在以迅猛的態(tài)勢發(fā)展著。其在建筑行業(yè)的應(yīng)用前景也一片大好，將3D打印應(yīng)用至建筑行業(yè)之中，使其精密的特性得到充分發(fā)揮，突破傳統(tǒng)建造模式的限制，材料多樣、環(huán)保的優(yōu)勢也打破了建材單一的局限。建筑行業(yè)傳統(tǒng)的生產(chǎn)施工方式束縛了設(shè)計師的思路，3D打印所具備的優(yōu)勢能夠使很多看似天馬行空的設(shè)計成為可能，掙脫技術(shù)短板所帶來的桎梏，最大程度地將設(shè)計師的思維展現(xiàn)在世人的面前，使更多的靈感和創(chuàng)意將會成為真實的產(chǎn)品，為建筑行業(yè)注入更多鮮活與不竭的動力。雖然昂貴、耗時以及打印材料供應(yīng)等問題依然制約著3D打印技術(shù)的發(fā)展，不過就其優(yōu)勢所帶來的誘人前景而言，這些缺點確是值得人們?nèi)橹床鴮⑵溲a足。隨著3D打印技術(shù)的不斷推廣，該技術(shù)本身將更加完善且更容易被人們所接受。3D打印技術(shù)有著巨大的市場潛力與行業(yè)競爭力，這勢必會推動建筑行業(yè)的革新，成為引領(lǐng)未來建筑行業(yè)趨勢的眾多突破之一。相信不久的將來，3D打印將會成為建筑行業(yè)的一大利器助力建筑行業(yè)發(fā)展。

參考文獻

[1] Walters， P.，Davies， K.3D printing for artists： research and creative practice[J]. Journal of the Norwegian Print Association， 2010（1）：12-15.

[2] 劉紅光，楊倩，劉桂鋒，等.國內(nèi)外3D打印快速成型技術(shù)的專利情報分析[J].情報雜志，2013（6）：40-46.

[3] 王雪瑩.3D打印技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及前景分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2012（26）：3-5.

[4] 梁晨光.3D打印技術(shù)縱覽“印”出來的真實世界[J].微型計算機，2008（6）：106—109.

[5] 馬敬畏，蔣正武，蘇宇峰，等.3D打印混凝土技術(shù)的發(fā)展與展望[J].混凝土世界，2014（7）：41-46.