代林振

（貴州建工集團第十一建筑工程有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550001）

建筑行業(yè)在飛速發(fā)展的過程中對設(shè)計和建設(shè)的要求都進一步提升，傳統(tǒng)建筑設(shè)計過程繁瑣，缺少模型，在實際應(yīng)用的過程中顯得十分乏力。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)彌補了這一不足。如今，3D打印技術(shù)不斷發(fā)展，大型打印機已經(jīng)出現(xiàn)，在工程建設(shè)領(lǐng)域也有了大展身手的舞臺。

1 3D打印技術(shù)

1.1 技術(shù)介紹

3D打印技術(shù)早在80年代就已經(jīng)在美國被提出，隨著全球科技的發(fā)展，該技術(shù)得到了快速的完善，時至今日已經(jīng)在各個領(lǐng)域有了較為成熟的應(yīng)用經(jīng)驗。3D打印是依靠數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)的，它以塑料、金屬粉末等物質(zhì)為材料，通過數(shù)字信息逐層打印，最終成為與設(shè)計完全一致的完整的立體模型，可以用于零部件的制造，在各個行業(yè)中都有極高的應(yīng)用價值。

1.2 技術(shù)原理

3D打印的技術(shù)原理與我們平時所用的打印機相差不多，只不過打印機打印出的內(nèi)容是平面的，只需要利用紙張和墨水，而3D打印需要利用到塑料、金屬等真材實料，打印出的是立體圖形。利用電腦技術(shù)，3D打印機可以制作任何形狀和類型的物品，小型打印機可以打印所需的任何模型，而大型打印機甚至可以打印出汽車和建筑模型。采用3D打印這一名稱的目的是它的技術(shù)原理和常規(guī)打印相似，尤其是分層加工和噴墨的過程［1］。

2 建筑工程建設(shè)中3D打印技術(shù)的應(yīng)用實踐分析

2.1 建筑模型制作

人們對住房需求的提高以及建筑行業(yè)發(fā)展的需求增長，都使我們認識到了傳統(tǒng)建筑設(shè)計的弊端。過去，建筑設(shè)計的成果僅為平面藍圖，依照圖紙施工很容易出現(xiàn)問題。并且隨著建筑設(shè)計不斷復(fù)雜化，這一問題不斷突顯，采用傳統(tǒng)的建筑設(shè)計方法顯然已經(jīng)無法滿足設(shè)計者及施工者的需求。因此，3D打印技術(shù)出現(xiàn)后，迅速受到了建筑行業(yè)的關(guān)注。在八十年代就利用了3D打印機打印出了首個建筑模型，時至今日，利用3D打印技術(shù)打印建筑實體模型的技術(shù)已經(jīng)成熟，并且操作越來越簡便，只要在計算機中準確屬于參數(shù)，添加合理的材料，即可迅速獲得與計算機中設(shè)計的虛擬模型完全相同的實體模型，不僅準確，而且高效。這樣的建筑實體模型還能夠在房屋銷售中使用。

2.2 實體建筑打印

3D打印技術(shù)不僅可以在模型制作中應(yīng)用，隨著大型3D打印機的出現(xiàn)，直接打印實體建筑已經(jīng)由幻想成為了現(xiàn)實。LGM是美國的一家以大型3D打印機為核心技術(shù)的公司，將黏結(jié)劑有選擇性的噴射在石膏粉上，以此為不同客戶提供模型制作服務(wù)，如建筑概念模型、建筑結(jié)構(gòu)模型、建筑地形模型等。英國建筑師在掌握3D打印技術(shù)內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，致力于采用金屬、水泥和陶瓷等材料打印出實體建筑。比如對材料構(gòu)成復(fù)雜的墻體進行打印，不僅無需單獨加工，一次成型，而且門窗預(yù)留洞、預(yù)埋件等一步到位，省去了大部分步驟。又以 “EnricoDini”3D打印機為例，它擁有百余個噴嘴，通過對黏結(jié)劑的噴射使鎂粉與砂充分黏結(jié)，由它打印而成的構(gòu)件或建筑，在材質(zhì)上和大理石相似，且強度比混凝土高，基本不需要設(shè)置鋼筋來加固。該打印機的成型時間僅有普通方法的25%，同時能節(jié)省近一半的造價［2］。

我國在2014年，首個應(yīng)用3D打印技術(shù)建造的建筑交付使用，這標志著建筑行業(yè)邁向了一個新的時代。在這次工程中，墻體使用的打印材料全部為建筑垃圾，通過逐層打印和噴繪而成，不僅實現(xiàn)了廢物的二次利用，還節(jié)省了成本、人力、時間。此次建筑共有10幢，總用時在24小時內(nèi)，令人稱奇，可謂是一次工程建設(shè)的創(chuàng)舉［3］。

2.3 技術(shù)應(yīng)用

利用3D打印技術(shù)進行建筑墻體建設(shè)，使用的材料主要為水泥等混合物質(zhì)，屋面和地面使用的材料為二次利用的建筑垃圾，這些建筑垃圾經(jīng)特殊處理后，在房屋建設(shè)中的應(yīng)用具有很高的強度，甚至優(yōu)于混凝土，因此工程質(zhì)量是很有保障的，不必擔心3D打印建筑的使用壽命問題。另外，利用3D打印技術(shù)建筑的空心墻可以結(jié)合不同地區(qū)的氣候條件，在墻體中填充不同的物質(zhì)達到保溫、隔音的效果，有許多選擇，更加的靈活化、人性化。

不僅僅是房屋建筑，橋梁等其它任何建筑都可以利用3D打印技術(shù)進行建造，只要使用合理的材料，設(shè)計出模型，擁有大型打印機，都能夠在短時間內(nèi)高效率的完成建造任務(wù)并快速交付使用。另外，利用3D打印技術(shù)進行工程建設(shè)減少了污染和排放，保護了周邊環(huán)境，它所使用的材料造價低，對能源的需求量少，這些都是傳統(tǒng)施工所無法企及的，更加貼合現(xiàn)階段綠色環(huán)保、節(jié)能減排的建筑主題，符合我國堅持的“可持續(xù)發(fā)展”理念，具有長遠且廣闊的發(fā)展空間，必將在未來廣泛應(yīng)用。

3 結(jié)語

綜上所述，3D打印是一項適用面廣、快速、材料選擇靈活的成型技術(shù)，它在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用從最初的模型制造已經(jīng)發(fā)展到今天的實體建造，而且鑒于打印材料的寬泛性，使建筑建造成為充分利用廢料的過程，實現(xiàn)了降低排放和縮短工期的雙重目標。然而，3D打印完全依靠3D打印機來實現(xiàn)，更大、更先進3D打印機的設(shè)計制造是進一步推動3D打印技術(shù)發(fā)展的必經(jīng)之路。