3D打印技術在建筑工程中的應用與前景

代林振

摘 要：在信息化時代背景下，建筑領域也迎來了新的發展契機，其中3D打印技術開始在建筑工程中得到了應用，雖然目前尚處于探索嘗試階段，但不可否認的是這一技術在工程建筑過程中發揮著巨大的作用，對于建設設計、建筑市場開發、建筑構件、制造實體建筑等方面都有著顯著的應用效果。該技術在建筑工程中有著非常廣闊的應用前景，可用于應急、臨時建筑，制作高精度預制構件以及可視化設計，在以后需要仍然需要不斷的探索實踐。本文主要探究了3D打印技術在建筑工程中的應用與前景，以供參考交流。

關鍵詞：3D 打印技術;建筑工程;應用;前景

科技改變生活，科技提高效率，科技創造價值。隨著科技進步，如今越來越多的新技術、新工藝、新材料被應用到建筑工程領域，極大地提高了工程建設的質量和效率。3D打印技術正是科技發展的產物，自從其研制誕生以來，就不斷地吸引人們的眼球，受到各行各業的廣泛關注，其中在建筑領域中的應用有著非常重要的價值，已經成為一種重要的施工技術，與傳統建筑方式相比具有多方面的優勢，需要對其具體應用及發展前景進行深入探究，從而為建筑領域的發展提供更大的助力。

1 3D打印技術在建筑工程中的應用

1.1 在建筑設計方面中的應用

3D打印，實際就是快速成型技術的應用，快速成型技術是特種加工技術中具有代表性的一種，它是集數控、機械CAD/CAM技術、激光加工、新材料科學等多種新型技術為一體的新技術。由于3D打印成品的可塑性非常強，從二維到三維，3D打印可以精確到600dpi，每層0.01毫米的厚度，幾乎任何復雜的結構都可以輕松打印出來，于是許多建筑設計師將該技術用于建筑與市政布局模型、工業設計的快速成型。以往建筑設計師制作模型和3D效果圖都是手勾草圖，現在則提供了一種全新的操作模式，整個建筑模型制造過程分為拍照、建模、打印三個階段，這種操作方式比用軟件畫圖、按照圖紙仿形雕刻更精確、更快捷^[1]。

1.2 在建筑市場開發中的應用

（1）在對建設方案初級設計階段，傳統的2D圖像有著很大的技術障礙，需要具有豐富的空間想象力才能進行科學的方案設計，但在3D打印技術的支持下，所打印的模型具有直觀立體化的特征，可以準確展示設計思路，并且可以根據討論結果做出改變。例如對于交通綜合體、城市綜合體等類型的建筑群開發的時候，在分析這些綜合體的建設會對城市空間產生的影響的時候，最后的方式就是可以運用3D打印技術制作直觀性的模型，展示出綜合體在建成完工的形象和效果。（2）在建筑方案提交的階段，對于工程建設方案、成本、準則等方面的要求都要考慮，利用3D打印模型可以再現建筑與環境，可以幫助設計者思考在城市空間和環境方面的設計還存在哪些疏忽和不足，從而形成完善的建筑方案。（3）在工程項目營造階段，可以發揮3D打印模型的輔助設計功能，對建筑裝飾材料、裝飾風格、物品陳設等方面進行細化的設計和展現。（4）展示建筑項目成果。3D打印模型就是真實建筑的縮微化再現，可以吸引客戶的目光并贏得信任。

1.3 在建筑構件方面的應用

建筑構件的質量在建筑工程施工中非常重要，是需要關注的一個重要環節。如今有一些建筑師將3D打印技術應用于建筑構件中。起初，建筑師采用SLS（選擇性激光燒結）3D打印技術按照設計的尺寸分段打印各個節點，然后將其組裝起來，能夠滿足建筑所需要的美學和結構方面的需求。

1.4 在制造實體建筑方面的應用

3D打印技術在建筑工程中的運用，最直接的體現就是在實體建筑的制造上，通俗地來說嗎，就是運用該施工技術蓋房子，在具體的工程項目施工當中，采用的是分段打印組裝方式，即建筑模塊化，在工廠里每塊打印好，最后一起現場組裝。與建設傳統房屋一樣，打印房子之前首先需要打下地基;接著，打印機根據圖紙打印墻體結構，同時預留“梁”與“柱”澆筑的空間;最后，在預留空間置入鋼筋、灌注混凝土，在墻體的中空部分填充保溫材料。這種打印實體建筑在我國也有案例，肉眼觀察，這些3D打印房與普通房屋有著明顯的區別：它們的墻體有著類似雕飾的紋路，或橫向或縱向，而整體效果宛如制作奶油蛋糕時擠出的奶油被一層一層堆疊起來^[2]。

2 3D打印技術在建筑工程中應用的前景展望

3D打印技術的應用功能已經成為各國探索研究的重點，該技術具有周期短、低成本、成型質量高和節能環保等方面的優勢，但同時也存在一些不足，在未來可以從以下幾個方面入手繼續探索：（1）可用于應急、臨時建筑。在應對地震、海嘯等自然災害的時候，利用3D打印技術周期短、低成本的特點建造臨時房屋，可以作為災民的臨時庇護所，達到良好的抗震救災成效。（2）可制作高精度預制構件。3D 打印機控制噴頭逐層打印，可以完成各種傳統建造難以實現的造型。這樣生產出各種造型的構件，為建筑師天馬行空的設計提供保障。（3）可視化設計。目前建筑設計均為CAD 制圖，3D 打印可以更直觀地表現出所設計的建筑，達到設計最優化^[3]。

3 結語

總之，3D打印技術在建筑工程中的應用價值已經是不容置疑的，雖然我國當前在這方面尚處于探索研究階段，存在著一些需要解決的技術難題，但運用3D打印技術建設建筑工程是一個發展趨勢，具有深刻的前景和發展潛力，需要集中優勢資源和人才，不斷探索創新。相信在將來，3D 建筑一定會成為建筑業的新標桿。

參考文獻：

[1]王子明，劉瑋.3D 打印技術及其在建筑領域的應用[J].混凝土世界，2015（1）：50-57.

[2]朱嘉輝.探究3D打印技術在建筑領域的應用及展望[J].建筑技術開發，2018，45（5）：77-78.

[3]費倩儒.3D打印技術的研究現狀與在建筑行業的應用前景[J].科技風，2017（15）：1.