什么是3D建筑打印？一文讀懂！

什么是3D建筑打?。恳晃淖x懂！

3D打印是21世紀(jì)最偉大的技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新之一。2021年，其全球市場(chǎng)價(jià)值達(dá)到1.9億美元，預(yù)計(jì)到2030年將增至6.8億美元。影響這一增長(zhǎng)的最大因素是人們對(duì)該行業(yè)產(chǎn)生的廢物的環(huán)保擔(dān)憂日益增加、使用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)定制和架構(gòu)靈活性的可能性以及快速創(chuàng)建模型和原型。

隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，采用和增長(zhǎng)的可能性也在增加，到2028年，其復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)預(yù)計(jì)將達(dá)到91.5%。

建筑業(yè)中的3D打印是什么？

3D建筑打?。?DCP或3DP）是指利用3D打印機(jī)制造建筑元素或整個(gè)結(jié)構(gòu)的自動(dòng)化過(guò)程。

然而，3DCP并不像我們習(xí)慣使用的傳統(tǒng)打印機(jī)那樣使用墨水，而是一層一層地打印建筑材料，這也是3DCP被稱為增材制造或增材建筑的原因。它既可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，也可以在非現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。

3D打印如何在建筑領(lǐng)域發(fā)揮作用？

自20世紀(jì)80年代以來(lái)，3D打印技術(shù)曾多次受到質(zhì)疑。然而，由于該技術(shù)本身的改進(jìn)，它已獲得更大的意義，該技術(shù)允許通過(guò)疊加連續(xù)的材料層來(lái)創(chuàng)建三維物體。這種建筑方法用途廣泛，可以幫助創(chuàng)建項(xiàng)目的特定組件，甚至可以創(chuàng)建各種類型的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，例如房屋或居住空間、辦公室、橋梁、墻壁、模塊化結(jié)構(gòu)、加固模具、柱子、城市家具甚至裝飾元素。

在建筑行業(yè)，使這項(xiàng)技術(shù)發(fā)揮作用所需的大部分信息來(lái)自設(shè)計(jì)過(guò)程。由于該行業(yè)已經(jīng)在計(jì)算機(jī)輔助制造過(guò)程中擁有經(jīng)驗(yàn)，并且BIM（建筑信息模型）在建筑行業(yè)繼續(xù)蓬勃發(fā)展，因此3D打印技術(shù)的集成并不復(fù)雜。使用CAD或BIM程序，3D打印機(jī)可以接收需要打印的內(nèi)容的信息，然后機(jī)器開(kāi)始根據(jù)指示疊加材料層。這可以用各種材料來(lái)完成，最常見(jiàn)的是混凝土、土工聚合物、纖維和沙子的混合物。

根據(jù)ResearchandMarkets的一項(xiàng)研究，3D打印在過(guò)去十年中發(fā)展勢(shì)頭良好，預(yù)計(jì)到2028年其在建筑市場(chǎng)的價(jià)值將達(dá)到10.3億美元。這意味著2021年至2028年期間其復(fù)合年增長(zhǎng)率將增長(zhǎng)91.5%。

3D打印在建筑行業(yè)的好處

3D打印為建筑行業(yè)帶來(lái)了巨大的好處，它是一種幾乎涉及該行業(yè)價(jià)值鏈所有領(lǐng)域的解決方案。從對(duì)可持續(xù)性的貢獻(xiàn)、提高生產(chǎn)力到支持供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)，這項(xiàng)技術(shù)徹底改變了我們的建筑方式。

采用傳統(tǒng)的施工方法，一個(gè)項(xiàng)目可能需要數(shù)月才能完成，大型項(xiàng)目通常比預(yù)期耗時(shí)長(zhǎng)20%，成本超出初始預(yù)算80%。然而，3D打印可以將時(shí)間縮短70%，一個(gè)項(xiàng)目可以在幾小時(shí)或幾天內(nèi)完成，具體取決于其規(guī)模。因此，承包商可以承接更多項(xiàng)目，從而增加收入來(lái)源。

3D打印可以精確計(jì)算用于提升結(jié)構(gòu)的材料量，從而減少施工現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的廢物60%。同樣，如果采購(gòu)和后續(xù)存儲(chǔ)成本降低，材料采購(gòu)也不會(huì)有剩余。

通過(guò)減少時(shí)間和成本，企業(yè)將看到這項(xiàng)技術(shù)帶來(lái)的好處呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，這對(duì)需要項(xiàng)目和勞動(dòng)力短缺的地方也有很大的幫助。通過(guò)3D打印機(jī)自動(dòng)創(chuàng)建結(jié)構(gòu)，企業(yè)可以看到勞動(dòng)力成本減少高達(dá)80%。

美國(guó)職業(yè)安全與健康管理局（OSHA）報(bào)告稱，每年建筑工地上有十分之一的工人受傷，其中跌倒和與設(shè)備的錯(cuò)誤接觸是主要原因。

3D打印為建筑業(yè)帶來(lái)的最重要的好處之一是現(xiàn)場(chǎng)員工的健康和安全。通過(guò)了解如何有效地使用打印機(jī)，工人可以更輕松地完成工作并減少現(xiàn)場(chǎng)傷害。

設(shè)計(jì)的最后一刻的更改將不再是問(wèn)題，也不會(huì)延遲施工過(guò)程。3D打印允許在開(kāi)始打印結(jié)構(gòu)之前自定義工作，從而消除了這些更改帶來(lái)的所有麻煩。

3D打印在建筑領(lǐng)域的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

盡管隨著越來(lái)越多的企業(yè)投資3D打印技術(shù)，其在建筑領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)將不斷擴(kuò)大，但實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)上更廣泛地采用這種方法仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

以下重點(diǎn)介紹了幾點(diǎn)，這些要點(diǎn)使這項(xiàng)技術(shù)在行業(yè)專業(yè)人士中更加流行，以及為什么大企業(yè)仍然對(duì)此持懷疑態(tài)度：

同樣，打印機(jī)的尺寸和開(kāi)發(fā)也是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)槭袌?chǎng)上出現(xiàn)的許多型號(hào)都將其用途限制在要打印結(jié)構(gòu)的尺寸上。

此外，打印混合物的材料或配方是3D打印作為一種建筑方法脫穎而出的主要限制因素之一。打印材料必須具有所需的打印能力，才能從噴嘴中擠出，并且具有可構(gòu)建性，才能保持其形狀并快速維持自身。

且，由于打印材料的時(shí)間有限，因此開(kāi)放時(shí)間(即打印和可構(gòu)建性在可接受的公差范圍內(nèi)保持一致的時(shí)間)成為主要挑戰(zhàn)。這一過(guò)程中的任何延遲都可能導(dǎo)致混凝土變硬并阻礙工作。

3D打印機(jī)的類型

自動(dòng)控制的打印機(jī)，允許自由移動(dòng)和靈活安排多項(xiàng)任務(wù)。與其他3D打印方法相比，該臂能夠從多個(gè)角度進(jìn)行打印，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的幾何形狀和曲線，并且可以打印更大的尺寸。

輪廓法標(biāo)志著3D打印在建筑領(lǐng)域的開(kāi)始。該過(guò)程將建筑材料沉積以形成3D模型，并創(chuàng)建具有光滑表面的大型結(jié)構(gòu)。它與放置在建筑物地板周圍的軌道配合使用，這些軌道作為引導(dǎo)機(jī)械臂逐層應(yīng)用混凝土的指南。

3D打印技術(shù)在建筑中的應(yīng)用

方法

目前還沒(méi)有一種萬(wàn)能的3D打印建筑技術(shù)。根據(jù)項(xiàng)目的具體情況，可以采用不同的打印方法。以下是最常見(jiàn)的方法：

一旦選擇了3D打印施工方法，就該選擇要使用的材料了。建筑3D打印的最新進(jìn)展增加了可用的不同材料的數(shù)量。所選材料應(yīng)取決于相關(guān)項(xiàng)目的類型，但最常用的材料是：

全球建筑業(yè)的3D打印

對(duì)建筑和更好基礎(chǔ)設(shè)施的需求正在增長(zhǎng)，尤其是在大城市。1800年，只有3%的人口居住在城市地區(qū)；到1900年，居住在城市的總?cè)丝谠黾拥?5%；而如今，居住在城市地區(qū)的人口已達(dá)到55%。世界經(jīng)濟(jì)論壇預(yù)測(cè)，到2050年，三分之二的人口將居住在大城市。

全球范圍內(nèi)，有許多政府措施鼓勵(lì)在建筑中實(shí)施3D打印。許多城市都在競(jìng)相爭(zhēng)取勝利，迪拜是其中的佼佼者，到2030年，迪拜25%的建筑必須采用3D打印技術(shù)建造。

這項(xiàng)技術(shù)在全球的情況如何？

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