公務(wù)員期刊網(wǎng) 論文中心 正文

3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用前景

前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用前景范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請閱讀。

3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用前景

摘要:介紹了國內(nèi)外現(xiàn)階段3d打印建筑的發(fā)展水平,闡述了3D打印建筑的高速發(fā)展時(shí)期,分析概括了3D打印建筑的幾大應(yīng)用方面,展望了3D打印建筑在我國未來的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞:3D打印技術(shù);應(yīng)用;建筑工程;前景

13D打印發(fā)展概況

1.13D打印的起步

3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期,實(shí)際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本相同,打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”,與電腦連接后,通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來,最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。這打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。[1]

1.23D打印的高速發(fā)展期

3D打印技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展,毫無疑問已經(jīng)具有了在一定領(lǐng)域大展拳腳的能力,它以高效、靈活、便捷等特性,把握了當(dāng)下社會注重個(gè)人需求的龐大市場。最近幾年,各種3D打印物品不斷刷新記錄,世界的目光也隨之而動。(1)在美國,2011年出臺了“先進(jìn)制造伙伴關(guān)系計(jì)劃”(AMP);2012年2月,了《先進(jìn)制造國家戰(zhàn)略計(jì)劃》;(2)同時(shí)歐洲地區(qū),在歐盟地七框架計(jì)劃的資助下,名為“3D打印標(biāo)準(zhǔn)化支持行動(SASAM)”的項(xiàng)目了一份3D打印標(biāo)準(zhǔn)化路線圖。(3)另外,我國也對3D打印技術(shù)高度重視。2015年8月23日,總理主持國務(wù)院專題講座,討論加快發(fā)展先進(jìn)制造與3D打印等問題。此外,世界其他各國也對3D打印技術(shù)的發(fā)展提出了一系列規(guī)劃與目標(biāo),可見,3D打印技術(shù)的高速發(fā)展時(shí)期就在當(dāng)下。

1.3國內(nèi)外3D打印建筑技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展

1.3.1國外3D打印建筑技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展3D打印技術(shù),又稱“添加制造”和“增材制造”技術(shù),是一種與傳統(tǒng)方法相反的。1997年,美國學(xué)者JosephPegna提出通過水泥材料逐層累加,并在一定時(shí)間內(nèi)選擇性凝固來建造建筑。2014年,美國航天局(NASA)出資與美國南加州大學(xué)合作,最新研發(fā)出“輪廓工藝”3D打印技術(shù),24小時(shí)內(nèi)可以印出大約232平方米的兩層樓房子,一個(gè)按鍵就可以操控機(jī)械打印出房子。1.3.2國內(nèi)3D打印建筑技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展3D打印建筑在早期的發(fā)展主要集中在國外,但近幾年國內(nèi)3D打印建筑發(fā)展迅猛,正在快速追趕國際先進(jìn)水平。山東月亮灣濕地公園將3D打印技術(shù)應(yīng)用于創(chuàng)建“世界建筑公園”,或?qū)⒊蔀槭澜缱畲蟮?D打印建筑群。[2]2017年4月,數(shù)幢使用3D打印技術(shù)建造的建筑亮相蘇州。

23D打印在建筑上的應(yīng)用前景

2.13D打印建筑在商業(yè)上的應(yīng)用前景

雖然3D打印技術(shù)已經(jīng)慢慢的為人們所熟知,但現(xiàn)階段的個(gè)大公司開發(fā)的成品更多的是一種類似效果圖的產(chǎn)品,并沒有真正形成可供出售的成品,不過,這種局面正在被打破?,F(xiàn)階段3D打印的商業(yè)應(yīng)用主要體現(xiàn)在私人定制方面,可以說并沒有統(tǒng)一的體系,不過,經(jīng)過一定時(shí)間的發(fā)展,3D打印已經(jīng)慢慢在形成“顧客———網(wǎng)絡(luò)———服務(wù)者”的體系。3D打印建筑的另一個(gè)方向則是實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。D打印建筑優(yōu)勢十分明顯,由于現(xiàn)代更加嚴(yán)格的的建筑生產(chǎn)要求,傳統(tǒng)的建筑模型已經(jīng)無法完全滿足現(xiàn)代工程的要求。傳統(tǒng)建筑模型的制作過程多采用人手工制作,耗費(fèi)人力和時(shí)間,不利于工程的如期進(jìn)行,對于部分部件,手工制作的尺寸不夠精確,不利于整體的模型制作,外形不夠逼真,會使模型的效用大打折扣。3D打印技術(shù)在解決上述問題中具有明顯的優(yōu)勢,首先3D打印技術(shù)能大大提高制作精度。3D打印產(chǎn)有很大的外形優(yōu)勢,機(jī)器控制精確,模型的外形更加逼真,色彩分明,接近真實(shí)事物。綜上所述,如果實(shí)現(xiàn)3D打印建筑的規(guī)?;a(chǎn),并形成完整的售貨渠道,3D打印觀賞類建筑前景十分廣闊。

2.23D打印建筑在教育行業(yè)的應(yīng)用

3D打印建筑在各大領(lǐng)域迅猛發(fā)展,但在培養(yǎng)國家人才的高等院校中并沒有如市場上那么火熱,相反,3D打印建筑在高等院校中普遍發(fā)展緩慢,甚至有一部分學(xué)生對3D打印技術(shù)一無所知。實(shí)際上,3D打印建筑模型對學(xué)校教學(xué)有巨大的優(yōu)勢,特別是在工科教育領(lǐng)域,如工科高校教學(xué)中,在建筑專業(yè)、土木工程、橋梁工程、道路工程等專業(yè),有大量的結(jié)構(gòu)視頻展示,比如各類梁、柱、鋼筋骨架、橋墩等。如果這些眾多結(jié)構(gòu)模型利用3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)后,能為全國各大高校提供教學(xué)實(shí)物,使教學(xué)不再局限在文字和圖片上,為學(xué)生能夠提供真實(shí)的建筑實(shí)物感官,利于培養(yǎng)學(xué)生開放性思維。

2.33D打印在建筑工程項(xiàng)目上的應(yīng)用

3D打印建筑遠(yuǎn)比打印打印其他東西難度更大,目前打印建筑都還處在實(shí)驗(yàn)階段,還有許多問題有待解決。[3]我國3D打印建筑距離當(dāng)做社會活動實(shí)際使用還有較大困難,但如果用來為建筑工程增值,已經(jīng)完全足夠。當(dāng)前3D打印技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用前景主要集中在:在建筑工程項(xiàng)目開工到建筑建造完成的時(shí)間里,借用3D打印技術(shù),將設(shè)計(jì)圖紙按建造工序、施工時(shí)間、機(jī)具配置、施工現(xiàn)場布置等,配合施工圖紙預(yù)先演練。比起平面的施工圖紙更直觀、更準(zhǔn)確,甚至提前找到原先施工安排不足之處,提前進(jìn)行施工過程的排錯(cuò)演練。(1)對于設(shè)計(jì)單位來說:在打印好的建筑零件組裝過程中,發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,可以提前修改設(shè)計(jì)圖紙,避免后期施工單位因設(shè)計(jì)變更而引起的變更索賠。(2)對于施工單位來說:可以通過立體的方式來進(jìn)行建造過程的全面考慮,優(yōu)化人員組織,優(yōu)化施工工序,優(yōu)化安全、質(zhì)量、進(jìn)度等組織設(shè)計(jì),避免建造過程中的不利因素。(3)對于監(jiān)理單位來說:3D打印模型可以幫助其明確質(zhì)量監(jiān)督重點(diǎn),協(xié)調(diào)各類資源配置問題。(4)此外,對于建設(shè)單位而言,3D打印技術(shù)能夠提前實(shí)現(xiàn)建設(shè)單位的各種要求,發(fā)現(xiàn)不合理或另外的需求及時(shí)更改方案,減少不必要的損失。

3結(jié)語

3D打印技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展,距離大規(guī)模應(yīng)用已經(jīng)時(shí)日不遠(yuǎn),現(xiàn)階段3D打印技術(shù)在各類行業(yè)不斷取得突破,建筑行業(yè)也沒有落下腳步。另外,在中國大力提倡可持續(xù)發(fā)展的今天,3D打印技術(shù)勢必以其省時(shí)省力,綠色節(jié)能,得到飛速發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

[1]李福平,鄧春林,萬晶.3D打印建筑技術(shù)與商品混凝土行業(yè)展望[J].混凝土世界,2013(03):28-29.

[2]楊銘,龍倩.談我國3D打印建筑的發(fā)展前景[J].山西建筑,2015,41(15):19-20.

[3]楊建江,陳響.3D打印建筑技術(shù)及應(yīng)用趨勢[J].施工技術(shù),2015,44(10):84-88+121.

作者:陳英杰 侯俊 劉云龍 王圳 孫凱 馬瑞 單位:新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院