3D工程打印技术在建筑工程施工中的应用分析

李栋

潍坊泰润城建开发有限公司 山东潍坊 261021

1 3D 工程打印技术的概述

3D工程打印的工作原理与普通打印机工作原理相同，但其打印材料存在区别，金属、陶瓷以及铝材料等都是3D打印所使用的材料。3D打印机工作首先是利用塑料等粉末状材料在平面上打印出一层，再把各个可黏合打印层粘好，通过每层的积累叠加，最后按照设计规划要求形成三维物体。3D打印技术具有快速成型的特点，将金属粉末等可黏合材料利用起来，通过多层打印的方式来完成立体零物件构造。在模具制造及工业建筑设计中，利用3D工程打印技术来建造相应的模型，能有效实现产品数字化制造。

2 3D 工程打印技术应用在建筑工程施工中的优势

3D工程打印技术应用在建筑工程施工中的优势可概括为以下四个方面：一是可有效提高工作效率，建筑模型的尺寸测量等各项工作都较为复杂，传统的模型制造需耗费时间较长。3D打印技术能有效缩短工作时间，促使建筑项目设计等工作速度加快。二是可减少成本支出，传统的注浆法制造技术成本较低，可实现大量制造聚合产品。3D打印技术还可在更短的时间内花费更低的成本生产少量产品。在产品需求量相同的情况下，利用3D打印技术进行生产更加经济实惠。三是3D打印物品更加逼真，3D打印的分辨率能满足多数应用需求，能还原复制等缩微模型，有助人们对建筑项目有更为直观地了解。四是能有效拓宽设计者的想象空间，3D打印模型能将建筑项目周围的各项影响因素全面展现出现，能使设计者考虑更加全面[1]。

3 3D 工程打印技术在建筑工程施工中的应用分析

3.1 建筑设计方面

3D打印技术有快速成型的应用特点，具有代表性的特殊加工技术，是将数控技术、机械CAM技术以及激光加工技术融合为一体的新型技术。3D打印成品有较强的可塑性，可实现从二维到三维上的转变，可精确到600dpi，每层厚度可达0.01mm，能摆脱较多因素的限制，利用3D打印技术可轻松打印出多种复杂结构。随着bim软件的普及使用可以快速的由软件内生成工程项目的3D打印文件，通过直连3D塑料耗材打印机可迅速打印施工模型；很多建筑设计师把3D打印技术应用在建筑布局建模和工业设计工作中，在以往，建筑设计师通过手绘草图的方式制作建筑模型及3D效果图，存在一定的误差。当前，3D打印的建筑造型表现方式和传统3D效果图及建筑模型等明显不同，是全新高效的操作模式。利用3D打印技术打造出的建筑模型能帮助设计师直观地了解建造情况，矫正设计中的不足。3D打印整个建筑模型有拍照、建模及打印共三个阶段制造过程，比传统软件画图方式更加便捷，准确度提高[2]。

3.2 建筑市场开发拓展方面

3D打印技术在建筑市场开发方面的应用具体可分为以下四个阶段：一是建筑方案初始设计阶段，通过2D图想象3D空间的难度较大，对人们的空间想象能力有比较高的要求。3D打印模型有较强的实用性，能将建筑设计想法有效传达出来，可各方讨论提出的意见对建筑模型进行相应的调整。如在开发城市综合体或交通综合体等大体量建筑群的初始阶段，设计人员应全面研究建成后对城市空间布局及其周围建筑的影响。利用3D打印技术打印相应的建筑模型最为有效，能帮助设计人员直观了解建成后的情景，3D打印机在此模型建设过程中有较大的优势。二是建设提交方案阶段，建筑工程各阶段的设计建造的最终会形成科学连贯的设计，使方案、成本等各方面的需求都能得以有效满足。若是利用3D模型进行空间及环境的设计，可实现再现微缩版建筑及环境原型，更容易获得建造方及公众的支持，同时也可有效避免设计师疏忽对细节的把控而造成建设失败的情况。三是建设项目技术设计阶段和营造阶段，在建筑项目建造过程中，3D打印模型对设计的辅助功能会发生相应的改变，重点转移到建设项目技术、细部处理以及建筑风格的展现上。3D打印模型能深入细化建筑内饰及外饰的风格及空间布置等，对细部处理更为细致。四是建设项目成果展示阶段。3D打印模型能作为设计及施工过程的重要依据，也可进行最终环节的成果展示。若设计公司将所完成的项目的缩微模型，再现了城市真实景观，能提高客户对设计公司的信任度，有利于争取更多的设计业务，增加公司的企业收益[3]。

3.3 建筑构件制造方面

当前在建筑构件制造过程中，有部分建筑师将3D打印技术应用其中。在应用起始阶段，建筑师通常会利用选择性激光烧结3D打印技术按设计尺寸等标准要求打印各构件节点，再将其组装成整个构件，简便快捷，能有效弥补机器制造中不足。选择性激光烧结3D打印技术应用在建筑构件制造中，可有效提高制作效率及质量，能使建筑的美学及结构方面的真实需求得以有效满足。

3.4 实体建筑制造方面

3D打印技术在实体建筑制造方面的应用，通俗而言就是建造房屋。首先将建筑模块化，采用分段打印组装的方式，在工厂中利用3D打印技术打印完成各个部分，再将其运输到现场，组装在一起。与传统的房屋建设方式相同，在打印房屋前，首要任务就是打好地基，再利用3D打印机依据设计图纸将墙体结构打印出来，并将房屋柱和梁的浇筑空间预留出来。最后，将钢筋放置在预留空间，并灌注好混凝土，并将保温材料填充入墙体中空部分，确保房屋有良好的保温条件。我国有很多3D打印实体建筑的案例，3D打印房和普通房屋相比，3D打印房在横向或纵向上有明显的吊饰纹路，有层层堆叠的整体建造效果。

4 结语

综上所述，3D工程打印技术可应用于建筑设计、建筑市场开发、建筑构件制造以及实体建筑制造方面，能大幅度提高生产效率，推动建筑行业发展进步。