建筑3d打印的发展近况及思考

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1、建筑3D打印的发展近况及思考　　改革开放以来，建筑业已经发展成为我国国民经济的重要支柱产业，但随着经济社会形势的不断发展变化，建筑业面临着新的发展机遇和挑战。　　十八大提出了推进绿色发展、循环发展、低碳发展和建设美丽中国的战略目标，将产业的转型升级提上日程。十八届三中全会对我国城镇化建设进行了全面部署，为我国建筑业发展指明了方向。国家新型城镇化发展战略给建筑业带来了重大发展机遇[1],但建筑业同时也面临着资源消耗大、能源效率低、垃圾排放大、劳动力短缺等诸多问题。　　3D打印是近期最为热点的技术之一，对制造业的发展有颠覆性影响，已经成为众多国家关注的重点领域。世界顶尖的新闻杂志《

2、经济学人》认为3D打印技术将引发第三次工业革命[2].建筑3D打印是一种以数字模型为基础，以胶凝材料和特种纤维为主的特殊油墨,通过逐层打印方式建造房屋的技术。建筑3D打印技术对我国建筑业的转型升级具有特别重要的意义。　　1建筑3D打印的意义　　建筑3D打印的发展和推进，对于有效解决传统建筑业存在的问题具有重要意义。　　建筑3D打印有利于建筑垃圾的处理和再生利用。我国城市建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30%~40%.截至2011年，中国城市固体生活垃圾存量已达70亿t,建筑垃圾总量约为28亿t,每年新产生建筑垃圾超过5亿t[3].大部分建筑垃圾未经任何处理便被运往郊外或乡村，

3、采用露天堆放或填埋的方式进行处理，浪费了大量资源。同时，垃圾清运和堆放过程中的撒漏和扬尘问题又造成了严重的环境污染。如果通过加工分离等处理技术使建筑垃圾成为建筑3D打印油墨的一部分原材料，即可实现建筑垃圾的资源化，让建筑垃圾回到建筑中，这具有非常重要的现实意义。　　建筑3D打印有利于缩短工期、降低劳动强度。　　近年来建筑业的薪酬不断看涨，这两年来，北京、上海、广州等地一些建筑工人年收入超过10万元。在我国逐步步入老龄化时代、劳动力越来越紧张、人力成本越来越高的形势下，劳动密集型的建筑业发展面临巨大挑战[4].建筑3D打印，以信息化和机械化为技术手段，可在24h内打印出10栋20

4、0m2的建筑，缩短工期70%,节约人工80%,很大程度上缩小了对劳动力的依赖，也在很大程度上降低建筑工人的劳动强度，改善了工作环境，提高了工作效率。　　建筑3D打印有利于减少资源和能源消耗。我国建筑能耗的总量逐年上升，在能源总消费量中所占的比例已从20世纪70年代末的10%,上升到27.45%.住房和城乡建设部科技司研究表明，随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，我国建筑耗能比例最终还将上升至35%左右[5].如此大的比重，建筑耗能已经成为我国经济发展的软肋。　　建筑3D打印可以充分利用打印智能控制，使建筑一次成型，可节约材料60%,同时可减少建造过程中的工艺损耗和能源消耗

5、。　　建筑3D打印有利于我国新型城镇化实现。中共十八大和《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》等均对我国新型城镇化提出了明确要求，要体现生态文明、绿色、低碳、节约等要求，将生态文明理念融入城镇化进程。建筑3D打印能打印出各种房型及装饰构件，让建筑的艺术性通过3D打印技术一次实现；对各种特殊设计结构、空间结构、研发性产品、单一样品具有比常规施工技术更明显的优势；同时可有效改善施工粉尘和噪声影响，避免了环境污染；可有效促进我国新型城镇化的实现。　　建筑3D打印可以提高垃圾再生利用率、降低能源消耗、提高建造效率、降低劳动强度和成本；建筑3D打印的广泛推广将彻底改变现行建造方式

6、，对推动建筑产业的转型升级、促进我国新型城镇化的实现，具有非常重要的现实意义，是值得大力发展和推广的建造技术。　　2建筑3D打印的发展现状　　3D打印技术在建筑领域的应用目前可分为2个方面。　　1）在建筑设计阶段，主要是制作建筑模型和城市规划模型，设计师们已经开始使用3D打印机将虚拟中的三维设计模型直接打印为建筑模型，这种方法快速、环保、成本低、模型制作精美，如图1所示。　　　　2）在建筑施工阶段，主要是利用3D打印技术建造足尺建筑，通俗地说，就是用机器人盖房子。　　在建筑施工领域，3D打印建造技术的应用还处于探索阶段，国外在这方面开展了很多实践，国内在这方面也处于领先地位。美

7、国的轮廓工艺、意大利的D-shape、中国的盈创、荷兰的KamerMaker、英国的Arup都对建筑3D打印技术进行了深入研究，取得了很多具有开创性的研究成果。　　2.1美国的轮廓工艺　　2012年，美国航天局（NASA）与美国南加州大学合作，最新研发出轮廓工艺3D打印技术，24h内就可以打印出大约230m2的2层楼房，大大节约了建筑时间和建筑成本[6].轮廓工艺项目负责人、南加州大学教授霍什内维斯介绍[7],轮廓工艺其实就是一个超级打印机器人，其外形像1台悬停于建筑物之上的桥式起重机，两边