3D打印建筑，科技进步趋势

3D打印不仅是一种全新的建筑方式，更可能是一种颠覆传统的建筑模式，必将在不久的未来成为主流。其优势主要体现在以下方面：

①更快的打印速度，更高的建筑效率；

②不再需要使用模板，可以大幅节约成本；

③更加绿色环保，减少建筑垃圾和建筑粉尘，降低噪声污染；

④减少建筑工人的使用，降低工人的劳动强度；

⑤节省建筑材料的同时，内部结构还可以根据需求运用声学、力学等原理做到最优化；

⑥给建筑设计师更广阔的设计空间，突破现行的设计理念，让任何复杂形状的建筑成为可能。

3D打印建筑的优点

01施工工期短，施工过程无污染

当前我国的3D打印机可以在一天内完成10幢200 m2的建筑，这是传统建筑方式所不能达到的速度。整个“打印”过程，只需要一台3D打印机、一台计算机、3~ 5人以及打印所需的材料。将图纸录入电脑，根据图纸以及相关数据，可以快速精准地完成建筑墙体、楼板的“打印”。打印所需原料是经技术处理过的牙膏状的新型混凝土混合材料， 3D打印机的喷头工作方式与制作蛋糕时的奶油裱花工艺相似，打印材料从喷头中喷出。一改施工现场尘土飞扬、作业噪声大的糟糕施工环境，减少了材料、构件的运输。在建筑领域广泛运用3D打印技术，可将建筑能耗大幅度降低。       

02材料环保，成本低

3D打印所需的材料是回收可利用的建筑垃圾，将其处理、加工、分离后，再与高强混凝土以一定比例相配合而形成3D打印建筑的材料。避免了因尺寸差别而进行材料切割所造成的浪费。一次成型，避免返工。3D打印的建造模式极大的减少了人工成本、运输成本、管理成本等，较传统建筑方式相比可降低50%。

03墙体自重轻

3D打印建筑所打印出来的墙体是空心的，为增大刚度添加横向支撑。中间可添加泡沫材料以保温隔热、降噪吸声。相比钢筋混凝土实心墙体，3D打印建筑的墙体要轻许多。      

04质量性能提高

3D打印的产品是无缝衔接的，结构稳固性和连接强度远高于传统建筑。最高强度能达到69.0MPa。3D打印机可完全听从电脑程序，顺序打印完一层自动爬上另一层，比人工建造更加保证结构的稳定性; 同时会依据的计算及坚固的材料确保建筑性能质量。住宅产业化较传统建造方式在房屋质量方面已经有了提高，改善了房屋渗漏、开裂等一些问题。

05有利于环境保护

减少原材料从而减少了浪费，并且所有材料都可以熔化回收利用。甚至可以用3D打印机打印太阳能电池板直接铺于房屋外层。因此，将3D打印技术应用于住宅产业化将更加有利于环境保护。

06降低施工作业危险性

用3D打印技术建造房屋将比现在的建筑技术更加安全，降低了施工现场高空坠落、坍塌、物体打击的事故，使工人工作环境更加安全。

07建造出复杂、特殊、个性化的建筑产品

3D打印技术打印越复杂的东西越能凸显其优势，建筑师的一些奇思妙想用3D打印可以变成现实。只要想得到画出来，3D打印技术便可一次成型，解决了传统建造方式无法突破的难题。

3D打印建筑技术的短板

01材料结构性能不确定

目前已经问世的3D打印建筑多数为1层~2层低矮的建筑，少数为多层住宅，但材料的耐久性、刚度、强度、承载力极限值等重要指标能否满足建筑行业内的规范还有待验证。3D打印建筑是水平逐层打印，缺少竖向联系，所以打印的建筑抗震性能还没有相关的实验数据。

02行业内缺少相关规范

建筑行业内还没有任何相关的规范条例。使用年限等一系列问题都没有部门的认可。

03建筑的表面粗糙

3D打印技术运用逐层堆叠的原理。打印层后，需要在等其牙膏状打印材料固化之后再进行下一层打印。通过层间紧密粘结保持墙体的整体性。也正是因为底层材料固化之后上层材料才可以叠加，导致两层材料之间不能光滑过度，使得表面粗糙，并且只能形成样式简单且单一的条纹。

04技术研发还不够成熟

3D打印技术目前还处于初级阶段，制约其发展的关键因素之一是3D打印所消耗的材料，因此该技术成为主流生产建造技术还需要产业链技术的完善。

05宏观规划和投入不足

我国在先进制造业的发展、工业化生产转型等规划中对3D打印产业重视不足，目前我国小规模企业普遍没有足够的资金进行技术研发，阻碍了这些企业掌握3D打印的核心技术。

06技术人才的短缺

3D打印技术融合了多学科专业知识，需要培养各方面和综合型人才，我国目前由于应用研究领域狭窄，学校教学中缺乏和3D打印技术相关课程，政府也缺乏相应的宣传和培训。

3D打印建筑的应用前景

01抗震建筑

地震发生时，墙体和梁柱倒塌，将逃生人员压在厚重的混凝土楼板下无法逃生，这是造成地震时人员伤亡的主要原因。3D打印建筑的空心墙体，大大减轻了墙体自重。

02高层建筑

如果解决了打印材料的垂直运输的问题，3D打印技术也可在高层建筑作业中发挥其优势，可以减少高空作业的工作人员，减少高空作业量，增强了施工过程中的安全系数。将3D打印技术与传统建筑施工方式相结合，把一些建筑构件利用3D打印技术“打印”出来，在传统施工现场进行拼接安装，既可保证建筑主体结合的刚度、强度、稳定性、抗震性等综合性能，也可缩短工期，加快施工进度。

03非线性建筑

3D打印建筑是一种精细化数控操作的结果，其精细化程度也在逐步提高。这样优越的精准性可以将非线性建筑“打印”的更加细致，将连续流动状的形体表现的更加真实。弥补了因施工工艺导致实体建筑与效果图的差距。使得一些通过传统工艺无法实施的设计方案更加的表现出来。         

04室内装饰

3D打印技术不仅能打印出毛坯房屋，还可以打印出精细的室内装饰雕刻。随着3D打印技术的不断发展，可以将3D打印技术运用于室内装饰装修，并与建筑设计一体化完成，将增强建筑的整体美感和统一性。