3D打印技术对建筑行业发展的影响

岑立等

摘 要：3D打印技术是近年来新兴的一种技术，自问世以来便受到广泛的关注。将3D打印技术运用于建筑行业，既是机遇又是挑战。该文介绍了3D打印技术及其发展现状，综合分析了其优点与不足，以实例阐述了3D打印技术应用于建筑行业的可行性及其相较于传统建筑方式的优势，并进而展望了3D打印技术在建筑行业发展趋势。若能解决该技术现存的一些问题，并与建筑行业特性联系，充分地与建筑行业相融合，必将给建筑行业带来巨大的变革，促进建筑行业的发展。

关键词：3D打印 建筑行业 发展

中图分类号：TU17 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（c）-0037-01

1 3D打印技术简介

3D打印（三维打印）是一种以数字信息化模型为基础，运用粉末状金属或塑胶等可粘合材料，通过一系列物理叠成技术来构造物体的技术。与喷墨打印机工作原理近同，3D打印机通过电脑控制，对三维模型分成若干薄层加工，叠加这些薄层最终把数字模型变为实物，其精度随着薄层厚度的减少而增加。与喷墨打印机采用的耗材不同，3D打印可采用工程塑料、光敏树脂、无机粉料、合金类材料等，使用材料范围更广。3D打印过程一般由三维建模、分層切割、打印喷涂和后期处理这四部分组成。

3D打印技术早在20世纪90年代中期就已出现[1]，但在该时期由于落后的技术与较高的成本影响，这项技术没有得到巨大的发展和推广。而随着时代的发展，科技水平不断提高，3D打印技术取得了显著的进步。从国内外3D打印技术领域专利申请量[2]情况可知，国外3D打印技术发展较早，在1993-2003年间处于增长趋势，随后专利数量减少，处于相对成熟期；而国内3D打印技术发展较慢，前期几乎没有专利数，2000年至今，专利数量快速增长，表明我国的3D打印技术正处于研发的快速发展期，极具前景。

目前，3D打印技术主要应用于产品模型制作、艺术品加工等精细化领域[3]。除此之外，在航天工程、医学研究、建筑工业、服装服饰等行业也取得了一定的成果，被誉为“第三次工业革命”的工具。但由于3D打印耗材的局限，3D打印机本身功能及其价格和可操作性的限制，目前政策、知识产权和社会伦理的不完善等问题，致使目前3D打印技术仍未得到广泛普及。

2 3D技术对建筑行业影响

3D打印技术的不断发展与完善，为各行各业的转型发展注入了新鲜的血液。其对建筑行业的发展也有着举足轻重的作用。传统的建筑模型制造方式已无法满足高尖端设计的要求，而该技术在对微缩模型的还原精确度上具有显著的优势，全数字还原不失真的立体展示和风洞及相关测试的标准，现如今众多设计机构的大型设置都利用3D打印技术先期构建精确建筑模型来进行效果展示与相关测试[4]；同时该技术解决了传统模型制作中材料浪费、污染严重、以及材料运输不易等问题，因而逐渐被设计师们接受。

由于3D打印技术的优势被更多国家的设计师认可，设计师们也在不断探索3D打印技术打印整栋建筑的可能性与艺术性，荷兰目前已经开始建设世界上第一栋全3D打印的建筑，上海的建筑设计师近日也采用建筑垃圾与玻璃纤维为材料打印展示性建筑物。3D打印技术已在建筑行业开辟了一条前所未有的道路，开拓了设计师们的思维，也将助力建筑行业的转型发展。

在实际建设领域，混凝土在生产应用过程中的高能耗、高污染等问题逐渐成为制约混凝土材料发展的一大阻力[5]。2012年，英国拉夫堡大学的研究员研发出新型混凝土3D打印技术，证明了3D打印技术与传统建筑材料结合的可行性，是建筑行业材料与该技术接轨的重要标志。混凝土作为建筑材料对各项指标的要求都颇为严格，在耐久性以及强度方面3D打印技术仍有许多亟待解决的难题，但该技术的分层打印、层层印刷的特点在最大程度上节省了材料，提高了材料利用率，同时该技术能做到传统工艺无法达到的精度。该技术能将计算机中的设计在相对短时间内转化为实体模型，大大缩短了建设周期，节约了大量人力、物力。毋庸置疑3D打印技术的应用将为混凝土的可持续发展提供一条全新的道路，随着一线工作劳动力的不断流失，该技术能直接生产出建筑单体，在建筑施工现场只需要对单体进行简单拼接即可完成，降低了施工的难度与风险，也是未来建筑工业化发展的必然趋势。

3 结语

3D打印是科技发展的产物，同时它的发展推动着各个行业的革新与进步。时至今日，该技术已经将其应用范围拓展到了各行各业，并还在以迅猛的态势发展着。其在建筑行业的应用前景也一片大好，将3D打印应用至建筑行业之中，使其精密的特性得到充分发挥，突破传统建造模式的限制，材料多样、环保的优势也打破了建材单一的局限。建筑行业传统的生产施工方式束缚了设计师的思路，3D打印所具备的优势能够使很多看似天马行空的设计成为可能，挣脱技术短板所带来的桎梏，最大程度地将设计师的思维展现在世人的面前，使更多的灵感和创意将会成为真实的产品，为建筑行业注入更多鲜活与不竭的动力。虽然昂贵、耗时以及打印材料供应等问题依然制约着3D打印技术的发展，不过就其优势所带来的诱人前景而言，这些缺点确是值得人们去为之拼搏而将其补足。随着3D打印技术的不断推广，该技术本身将更加完善且更容易被人们所接受。3D打印技术有着巨大的市场潜力与行业竞争力，这势必会推动建筑行业的革新，成为引领未来建筑行业趋势的众多突破之一。相信不久的将来，3D打印将会成为建筑行业的一大利器助力建筑行业发展。

参考文献

[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] 刘红光，杨倩，刘桂锋，等.国内外3D打印快速成型技术的专利情报分析[J].情报杂志，2013（6）：40-46.

[3] 王雪莹.3D打印技术与产业的发展及前景分析[J].中国高新技术企业，2012（26）：3-5.

[4] 梁晨光.3D打印技术纵览“印”出来的真实世界[J].微型计算机，2008（6）：106—109.

[5] 马敬畏，蒋正武，苏宇峰，等.3D打印混凝土技术的发展与展望[J].混凝土世界，2014（7）：41-46.