2020年度建筑3D打印技术与应用发展报告摘要 

发布时间: 2021-09-13 10:24
近年来,3D打印技术在机械制造、航空、医疗等领域得到广泛的应用,并且逐渐拓展至建筑领域。

一、 概述
3D打印技术是上世纪80年代开始兴起的一种快速成型新制造技术,是一种以数字模型文件为基础,运用计算机自动控制技术,将打印材料通过逐层打印的方式构造物体,最终把计算机上的蓝图变成实物。建筑3D打印其本质上是综合利用管理、材料、计算机与机械等工程技术的特定组合完成工程建造的技术。

二、我国建筑3D打印技术应用进展
近年来,3D打印技术在机械制造、航空、医疗等领域得到广泛的应用,并且逐渐拓展至建筑领域。3D打印技术能够有效解决建筑传统施工中存在的手工作业多、模板用量大、复杂造型难以实现等问题,并且在建筑个性化设计、智能化建造等方面具有显著优势。

2.1 3D打印房屋

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3D打印建筑中空墙体
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3D打印建筑墙体
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广东 2层办公楼(左)+ 办公楼内部结构(右)
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滑模工艺3D打印别墅
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装配式3D打印中式庭院(左) +装配式3D打印公寓(右)
2.2 3D打印桥梁主体结构及辅助构件
混凝土3D打印不仅在房屋建造中应用,也很适合在轨道桥梁工程中进行应用,特别是非常适合打印桥梁工程、市政轨道工程中墩柱的模板。
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3D打印步行桥面(左)3D打印步行桥落成(右)
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3D打印步行拱桥图(左)+3D打印缩版赵州桥(右)
左边为清华大学设计并打印构件拼装完成的一桩拱形步行桥项目,右边为河北工业大学打印的缩比例赵州桥,这两座拱形桥梁都是采用了3D打印构件模壳,然后灌注混凝土,最后拼装完成。
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3D打印桥梁围栏(左)+桥梁围栏(右)
3D打印不仅可以打印桥体的构件模壳,还可以打印桥梁的围护栏杆构件,具有良好的强度和耐久性
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传统桥墩模板(左) +3D打印桥墩模板(右)
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轨道交通支柱(左)+3D打印圆形模版(右)
2.3  3D打印公共设施
城市中的公共设施建筑一般具有小型化、多样化的特点,建筑3D打印针对这样的小型建筑的建造相较传统制模具有很大的优势。图19至图26为建筑3D打印技术可以进行的一些公共建筑的打印示范。
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3D打印卫生间(左)+成品可移动卫生间(右)
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3D打印垃圾分类点(左)+3D打印凉亭(右)
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3D打印圆形构件图(左)+3D打印茶水台设计(右)
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3D打印警卫厅(左)+3D打印卫生间小屋(右)
这些打印的公共设计一般体积小、可以进行吊装移动,根据城市不同位置的需求进行打印预制,然后直接搬运到现场使用。

2.4 3D打印大型景观构件
以下为一些适于3D打印的大型景观构件。
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可打印景观小品(左)+3D打印景观小品(右)
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2.5 3D打印装修围护结构
以下是打印或者针对3D打印进行设计的装饰构件及围护结构。
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3D打印围护构件(左)+3D打印景观墙(右)
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3D打印围栏(左)+3D打印围护绿植墙设计(右)
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3D打印围护墙体(左)+打印曲面异形墙体(右
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3D打印堤坝围护结构(左)+可3D打印的景观墙体(右)
2.6 3D打印异型小品构件
利用3D打印技术可以打印公园里的休闲桌椅、树池花池以及一些宣传性的艺术字体。图41至图54是打印和设计的公园功能结构小品和宣传艺术字体。
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3D打印长椅(左)+3D打印桌子(右)
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3D打印躺椅(左)+3D打印公园桌椅(右)
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3D打印异形树池(左)+3D打印树池(右)
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3D打印树池图(左)+3D打印景观灯筒(右)
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3D打印花盆+3D打印花坛
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3D打印树池设计+3D打印花池设计
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3D打印宣传艺术字体
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3D打印板凳
2.7 3D打印防疫方舱
南京绿色增材智造研究院开发的南京市江北新区防疫测控方舱投入使用,方舱墙体的设计采用了BIM技术和模块化设计思想。
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防疫方舱打印
目前,在世界范围内建筑3D打印行业还处于探索和培育阶段。

三、国际建筑3D打印技术应用进展

美国、欧洲率先开展了建筑3D打印技术应用探索,利用多种类型的3D打印设备,陆续打印出大量景观构件、单层房屋等。近两年来,建筑3D打印技术应用的发展逐渐由我国相关研究院所和企业引领,国际上大型3D打印建筑项目相关的报道较少。
苏黎世联邦理工学院采用数字化技术,设计建造了三层楼的DFAB House是首个结合智能家居和3D打印的大尺寸人居项目。
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办公楼打印施工现场
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DFAB House外观
虽然近两年国际上建筑3D打印大型应用项目较少,但美国、欧洲在3D打印设备、材料等方面的基础研究仍较我国有一定优势,3D打印分会将利用协会平台,组织会员单位通过参加国际学术会议和前往国际优秀设备和应用企业调研交流,促进我国建筑3D打印行业的快速发展

四、建筑3D打印技术展望
3D打印建筑技术在环保、施工技术、建筑业发展等方面具有的重要价值与意义。建筑3D打印虽然拥有广阔的应用前景,需要建立3D打印建造材料体系、3D打印建造设备体系、3D打印建造标准体系以及3D打印建造示范工程体系。同时,通过不断的创新和完善使其能够与传统的建造技术完美的融合,互为补充是建筑3D打印技术发展的一个重要方向,促进建筑业转型升级,并与建筑可持续发展紧密结合。

声明:本文是3D打印资源库转载文章,原文:中国混凝土与水泥制品协会 。内容为作者独立观点,不代表3D打印资源库立场,转载请联系原作者。如对文章有异议或投诉,请联系kefu@3dzyk.cn。
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