我們都知道，3D打印實際上是利用光固化和紙層疊等方式實現快速成型的技術。它與普通打印機工作原理基本相同，打印機內裝有粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，與電腦連接後，通過一層又一層的多層打印方式，最終把計算機上的藍圖變成實物。
而3D打印建築技術促進工程建設行業與製造行業融合。如果3D打印建築技術能夠普及，預計打印機器的造價大約在10-15萬美元，一般的小型建築公司完全能夠負擔得起。只要有計算機和3D打印機，即便是在沒有建造團隊的地方都能大批量生產房子。這種新型的生產方式是“社會化製造”，如得到廣泛的運用，那麼人人都可能成為“建造者”。
與傳統建築建造方式相比， 3D打印技術具有如下優勢：
（1） 結構整體成形，建築整體性、安全性和耐久性大幅增強。
（2） 根據使用者的實際需求量身定製。
（3） 高精度且適用於複雜形體的建造。
（4） 不需要模板，大量節省現場人員。
（5） 適應惡劣環境的無人、少人建造。
（6） 建造速度快。
（7） 局部增材處理。
3D打印建築的兩種可能的解決方案
1.建築工程模塊新材料的打印：即3D打印用於建造複雜結構，即建築模塊(Buildingblocks)而非整座建築。對於模塊建築體系而言，3D 打印技術可以應用於獨立單元的生產，並可在工廠內對模塊內部進行裝修佈置，隨後運輸到現場通過吊裝將模塊連接為可靠的建築整體。
2.直接用3D打印機進行施工（AEC）模擬打印出整棟建築：具體打印過程如下:先在待建房屋的空地上安裝大型“打印”設備，該過程大概僅需要兩三名工人幾個小時時間。該設備外觀類似兩邊有滑軌的巨大行車，根據房屋三維設計圖紙，穩定、均勻擠壓混凝土，一層一層疊加“打印”與此同時機械手還能進行其他建築材料的安裝，甚至可以做像鋪設瓷磚這樣的精細活。
目前，3D打印房屋已遍地開花。歐洲建造了多個3D打印建築物，美國出現了3D打印的小房子。前段時間，迪拜也宣稱它計劃在不久的將來有相當比例的家庭使用3D打印房屋，並且已經通過辦公大樓和實驗室的3D打印證明了其功能。我國北京、杭州、東莞、青海等地也相繼加入了建造3D打印房屋的行列。
以下就是利用上述某個優勢而進行建築3D打印研究的有益嘗試：
橋樑結構3D打印與裝配式
由清華大學（建築學院）——中南置地數字建築研究中心徐衛國教授團隊設計研發、並與上海智慧灣投資管理有限公司共同建造的世界最大規模3D打印混凝土橋，於2019年1月12日在薀川路智慧灣科創園落成。該橋外形參仿趙州橋，全長26.3米，拱長14.4米，寬3.6米，橫跨園區景觀魚池。採用橋樑部件3D打印混凝土技術打印+裝配式技術拼裝的方式實現。
3D打印混凝土橋
建築結構3D打印
創業公司ICON研製3D打印機器，可以在48小時內打印出32平米的住宅，打印部分重量約為900kg，打印價格約為1萬美元，符合美國德克薩斯州的住房標準。打印材料為小骨料混凝土，通過逐層打印（澆築）方式實現。
3D打印混凝土單層房屋
蘇州盈創公司打印建築
盈創新材料（蘇州）公司於2014年1月，在蘇州工業園區使用3D打印構件+裝配式組裝的方式建造一棟面積1100平方米的別墅和一棟6層居民樓。
盈創新材料（蘇州）公司3D打印別墅
整個生產流程如下:
盈創3D打印產品的工作流程
盈創公司針對3D打印建築物存在的技術難題採用了相應的解決方案：
（1） 打印構件以水泥與玻璃纖維作為原材料、打印類似GRC的構件，較好解決了別墅和多層的表層結構材料問題。與傳統鋼筋混凝土結構相比，採用水泥替代混凝土、玻璃纖維替代鋼筋。後續尚需進一步解決水泥玻璃纖維構件的受力試驗及承載能力極限狀態計算公式推演，玻璃纖維在水泥中的錨固搭接構造，構件的質量驗收標準等問題。
以水泥為原材料打印構件
（2） 3D打印機採用龍門架結構形式，把傳統混凝土澆築方式簡易轉換為3D打印方式；通過自動定位系統，準確定位鋼筋網片和其他裝飾構件的擺放位置，減少人工干預、降低誤差。
3D打印構件
（3） 通過裝配式技術解決打印構件尺寸有限的問題，其中一項關鍵技術就是利用“雙皮牆”原理整體解決外飾面、埋設管線和結構連接受力的問題。
雙皮牆
盈創公司較好地解決了低層或多層建築物的3D打印技術難題，形成了成套的實際解決方案。後期可在打印構件表觀質量的改良、圍護牆與保溫隔熱裝飾一體化的實現等方面進一步提升。
基於上述案例的研究及分析，總結3D打印建築面臨的難題：
1.研發具有較高抗拉強度、較強抗裂能力和塑性的複合材料，可以通過在混凝土基材中加入纖維材料和細骨料的方法來提高其抗拉強度和各項性能指標。
2.採用兩種打印材料，一種為受壓材料，一種為受拉材料，打印時設置雙打印頭，在構件的受拉部位打印受拉材料，受壓部位打印受壓材料。兩種打印材料之間必須具有良好的黏結性能，才能有效形成一個整體工作。
3.採用受拉性能良好的模板，將受壓材料打印在模板中。模板可以起到3個作用：一是支撐作用；二是作為受拉材料，起到類似於鋼筋的作用；三是可以解決打印材料表面粗糙的問題。模板材料可以採用鋼板或者受拉性能良好且有一定剛度的纖維材料。
4.打印機械的研製，打印機械是實現3D打印建造技術的重要工具。打印機械的移動範圍直接影響到可打印建築的尺寸，打印噴頭的性能直接影響到打印精度和打印效果。
綜上所述，目前民用建築建造全部採用3D打印技術極其不現實，只能嘗試在發揮3D打印優勢的局部部位應用。
雖然3D打印有望改變現有的建築結構及其風格，但因其普及速度一直較慢，並沒有成為當前的主流建造技術。採用3D打印建築物的探索之路仍然漫長，需要直面並克服在材料發展、技術標準、質監管控、打印質量和綜合價格等多方面存在的困難和問題。新技術的發展總是令人振奮，而短暫熱潮之後，我們終須理性看待這項技術為建築業帶來的實際影響，你認為3D打印建築革命何時到來?
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