3D打印技術(shù)在建筑工程建設(shè)中的發(fā)展及運用研究

楊秀滔

摘要：3D打印技術(shù)逐漸被應(yīng)用到建筑行業(yè)，使3D打印房屋成為該領(lǐng)域又一科技亮點。該項技術(shù)雖尚未得到普及，但前景極為廣闊。本文主要論述3D打印建筑工作原理和施工工藝，從多個方面對該項技術(shù)在建筑工程建設(shè)中的發(fā)展和運用進行全面闡述。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)；建筑工程；發(fā)展；運用

引言

傳統(tǒng)建筑工程已經(jīng)無法滿足人們的舒適度和智能化需求，將3D打印技術(shù)應(yīng)用到建筑領(lǐng)域，能夠在有限的時間內(nèi)，實現(xiàn)房屋工程建造，實現(xiàn)工程質(zhì)量及施工效率的提升，減少不必要的人員和資源浪費，契合當前建筑行業(yè)倡導(dǎo)的節(jié)能環(huán)保目標。

13D打印的工作原理和打印技術(shù)在建筑工程建設(shè)中的發(fā)展及運用

1.13D打印機的工作原理

3D打印是添加劑制造技術(shù)的一種形式，在添加劑制造技術(shù)中三維對象是通過連續(xù)的物理層創(chuàng)建出來的。3D打印機相對于其他的添加劑制造技術(shù)而言，具有速度快，價格便宜，高易用性等優(yōu)點。3D打印機就是可以“打印”出真實3D物體的一種設(shè)備，功能上與激光成型技術(shù)一樣，采用分層加工、疊加成形，即通過逐層增加材料來生成3D實體，與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)完全不同。稱之為“打印機”是參照了其技術(shù)原理，因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。

1.2工程實例

2014年，我國已經(jīng)開始對3D打印建筑進行應(yīng)用和實踐。位于上海的10幢3D打印建筑，僅花費了24h建成。該打印建筑墻體屬于一種特殊油墨，制作材料是經(jīng)處理的建筑垃圾。結(jié)合電腦中的設(shè)計圖紙，用大型3D打印機，對其進行層層疊加和噴繪。完成房屋建造之后，安裝空調(diào)、窗簾、辦公桌、家具等基礎(chǔ)設(shè)施。而陜西西安也已建成了3D打印房屋。具體工程實施中，應(yīng)用正確的方式拼裝、搭接客廳、臥室、廚房、衛(wèi)生間等建筑模塊，僅花費了短短數(shù)小時，便完成了工程建設(shè)。

1.33D打印技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

（1）工期短。傳統(tǒng)建筑工程實施中，從前期的勘探、設(shè)計，到中期的采購、施工及后期的試運行，少則數(shù)月，多則數(shù)年，工期很長，施工過程中，需要考量的相關(guān)要素和內(nèi)容也比較多。應(yīng)用3D打印技術(shù)，能夠使施工建設(shè)時間縮短，在較短的時間內(nèi)，實現(xiàn)工作效率及工程效益的提升。

（2）施工成本低。當前，我國房地產(chǎn)行業(yè)競爭激烈，建筑工程價格居高不下，使人民群眾面臨巨大的生活壓力。3D打印技術(shù)多選用廢棄施工材料，對其進行二次處理和加工，用以建筑工程實施中。近年來，3D打印建筑在我國較為盛行，建筑墻體多通過3D打印機層層疊加噴繪而成，而打印機中所用油墨也由建筑垃圾制作而成。該技術(shù)的實施和應(yīng)用，有助于房價控制，降低人們的購房壓力。

（3）施工過程簡便。傳統(tǒng)建筑工程，施工過程復(fù)雜，技術(shù)難度大。工程實踐中，很容易出現(xiàn)材料、資金浪費及人員傷亡情況。3D打印技術(shù)有效規(guī)避了建筑工程實施中的各類困難，不需要考量地形、天氣等外部施工因素。倘若建筑材料符合要求，便能在有限的時間內(nèi)，實現(xiàn)工程建造，施工過程簡便。該技術(shù)有效規(guī)避了傳統(tǒng)施工中的各類困難，能夠有效避免具體工程實施中的各類誤差。施工技術(shù)人員借助計算機模型，對3D打印技術(shù)進行合理應(yīng)用，便能夠確保數(shù)據(jù)和機械設(shè)備的精確性。

1.43D打印技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

（1）材料限制。塑料、金屬、陶瓷打印等，需要以高端工業(yè)印刷為依托。但部分建筑材料價格很高，而且稀缺。打印材料也存在很多限制，很多生活中的常規(guī)材料并不能夠在打印機中應(yīng)用。當前，材料問題始終是3D打印技術(shù)在建筑工程建設(shè)中應(yīng)用的一大桎梏。（2）知識產(chǎn)權(quán)憂慮。將3D打印技術(shù)應(yīng)用到建筑工程建設(shè)中，面臨知識產(chǎn)權(quán)問題。人們能夠隨意對各類東西進行復(fù)制，無數(shù)量限制。倘若以法律形式，實施知識產(chǎn)權(quán)保護，促進該項技術(shù)應(yīng)用，需要考量和解決的問題比較多，實施難度大。（3）民眾對該技術(shù)持有疑慮。建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，使人們對工程建設(shè)提出了很高的要求。人們會對3D打印技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生懷疑，而且對工程質(zhì)量也存在疑慮。這些疑慮都會對該項技術(shù)的實施和發(fā)展產(chǎn)生阻礙。因而，3D打印技術(shù)在現(xiàn)代建筑工程建設(shè)中的應(yīng)用和融合仍需經(jīng)歷很長一段時間。

1.53D打印技術(shù)應(yīng)用對策

施工單位要依據(jù)實際項目背景，對建筑施工技術(shù)進行嚴格管理，實現(xiàn)技術(shù)優(yōu)化及升級，使施工過程更加安全，降低具體工程實施中的事故發(fā)生率，保障整體工程質(zhì)量，實現(xiàn)建筑工程使用性能的提升。當前，我國3D打印行業(yè)呈現(xiàn)良好的發(fā)展態(tài)勢，無論是設(shè)備、材料，還是軟件方面，都基本成熟，但發(fā)展過程中仍存在一些限制性因素，該技術(shù)主導(dǎo)性不強，有待加強和完善。核心技術(shù)和器材都依托于進口。

該領(lǐng)域?qū)＜液脱芯咳藛T要結(jié)合我國建筑市場情況，加大3D打印技術(shù)研究及應(yīng)用力度。具體實施方法如下：首先，對3D打印技術(shù)進行大力發(fā)展，明確該過程中需要盡快解決的重難點問題，實現(xiàn)工藝和技術(shù)的突破。其次，國家要為3D打印技術(shù)提供政策支持，為核心技術(shù)提供良好的應(yīng)用環(huán)境，實現(xiàn)新型技術(shù)及工藝的開發(fā)和應(yīng)用。第三，依據(jù)我國建筑行業(yè)發(fā)展要求，實施市場開拓，在多領(lǐng)域及方面，實現(xiàn)3D打印技術(shù)應(yīng)用，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，為我國建筑行業(yè)提供推動力。第四，3D打印技術(shù)在我國發(fā)展周期較短，仍有一段很長的路要走，加大人才培養(yǎng)力度，不斷推陳出新，營造良好的學術(shù)氛圍。3D打印技術(shù)已經(jīng)得到了社會各界的認可，其與工程建設(shè)的融合，是未來建筑行業(yè)發(fā)展的必然。

2結(jié)語

綜上所述，在工程建設(shè)中應(yīng)用3D打印技術(shù)極為必要。該技術(shù)與當前倡導(dǎo)的節(jié)能環(huán)保理念相契合，既能夠滿足人們?nèi)找嬖鲩L的住房和辦公要求，又有助于城市空氣質(zhì)量改善。與傳統(tǒng)工程建設(shè)相比，其施工成本低，建設(shè)周期短，耗費的施工材料較少，而且極具人文情懷和藝術(shù)性，為我國建筑行業(yè)開拓了廣闊的市場發(fā)展空間。