3D打印建筑有发展前景吗？
2019-11-28 · 百度认证:工保科技（浙江）官方账号
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3D打印技术，是上世纪80年代开始兴起的一种高新制造技术，其以数字模型为基础，运用计算机自动控制技术, 通过逐层打印方式构造三维实体，具有数字化、智能化、机械自动化等特点，而且相较于传统的减材制造，3D打印又称为增材制造。
事实上，3D打印技术在国内已有三十多年的发展历程，期间经历了多个不同的发展阶段：
1、上世纪80年代，3D打印技术首次诞生，引起大众关注；
2、上世纪90年代，3D打印技术在研发应用方面获得初步发展；
3、本世纪初，由于3D打印技术在多方面的市场应用潜力，吸引大量投资、创业者涌入，市场上甚至出现一股3D打印技术热潮，但终究受限于技术研发与行业应用程度，市场遇冷后热潮渐退；
而目前，3D打印正在经历技术上的实质增长期，即不断的技术积累、技术突破与技术应用。这种实质增长最直观的表现，即是3D打印技术近年来更频繁的应用于如医学、制造、建造等行业领域，技术研发与市场应用真正开始融合。
但需要注意的是，实质增长期并非最终的技术成熟期，个案技术示范成果不代表技术具备广泛应用性条件。如此次中建二局打造的“原位3D打印双层示范建筑”，仅是中建股份技术中心和中建二局华南公司联合立项课题《建筑 3D打印技术研究与应用示范》的展示工程，距离3D打印技术真正广泛应用于建筑施工领域，我们还有很长的路要走。
1、3D打印建筑技术的主要优势
作为一项高新制造技术，3D打印建筑技术相较传统建造技术工艺，在资源与成本消耗、建筑施工效率、人力节省、资源环保等方面有着明显技术优势：
1、机械化程度高，施工速度快，降低成本。如此次中建二局应用3D打印技术建造的双层示范建筑，净耗时不到60小时，高机械化3D打印技术能够有效减少建设时长，缩短工期，减少成本。
2、无模板施工, 资源消耗少。相较于传统施工工艺，3D打印建筑无需模板施工，且一次成型，一方面减少资源消耗，一方面避免因返工和因尺寸差别而导致的资源浪费。
3、劳动强度低, 节省人工。3D打印建筑的机械化程度很高，相继常规建筑施工可以减少一半的人工消耗。
4、施工过程安全、清洁。目前，3D打印建筑采用的材料为新型混凝土材料，减少了常规施工中出现的扬尘、施工噪音污染。
5、设计自由, 精确建造。3D打印技术的特点之一即是高机械化精确操作，这为建筑师的设计工作提供了更大的空间与更好的条件，借助CAD软件，通过3D打印，实现各种复杂、创意设计。
2、理性认知3D打印建筑的瓶颈难点
上述技术优势的实现，其前提条件是拥有相对成熟的技术配套措施。如由于3D打印建筑一次成型，无需模板施工，不会因返工和尺寸差别导致资源浪费，那么这客观上就要求3D打印设备具备较高的技术精度；再如节省人工一项，相对于常规施工，3D打印的确降低了对施工人数的要求，但对施工人员的技术能力却有着更高要求。
除此之外，目前3D打印技术在建筑领域的应用瓶颈，主要在于材料与设备两大方面。
材料问题
“材料问题”可谓是影响3D打印技术在建筑市场应用中的关键性问题。同常规建筑施工一样，3D打印建筑的打印材料也主要为混凝土，但不同的是，3D打印建筑所用混凝土材料有着更专业复杂的材料要求。
1、可挤出性：材料能够在输送系统中顺利流动，并能从喷嘴中连续均匀地挤出。
2、可建造性：材料能够形成自支持，即材料可自由堆积成型，有足够的强度去支撑上一层材料，在打印过程中，如果材料的承载力不足则会发生较大的塑性变形，甚至发生塑性坍塌。
3、粘结性与强度性：打印的材料层间要具有足够粘结力，同时，打印材料本身要能够达到较高的强度，特别是早期强度。
这些特点要求，决定了3D打印建筑需要一种全新的混凝土材料，这在客观上需要经历一个“技术研发-技术应用-技术突破-成本降低”的周期过程。就目前而言，市面上的各种3D打印材料明显成本过高，且在安全质量强度方面还有待进一步提高。
设备问题
3D打印建筑技术中，设备因素也是影响其具体市场应用的重要因素。这里主要指打印设备的尺寸、精度、受环境影响程度等。在此次双层打印建筑的具体打印过程中，不难发现3D打印设备的尺寸与具体建筑规模是密切相关的。
未来3D打印技术广泛应用建筑施工领域，所面对的建筑规模必然不会只局限于几米或几十米，这对3D打印设备本身是一个巨大的挑战。如，3D打印设备如何适应更大体量的建造要求？设备尺寸变大，打印精度是否会受影响？设备仪器占地面积变大，受天气、环境因素影响，如何保证正常打印施工？
综上，就目前而言，在进一步解决相应的材料、设备、技术难题前，3D打印技术在建筑施工领域的应用只能停留在部分轻量级的技术试验，一如此次中建二局的双层打印展示办公楼。当然，上述观点绝非否认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（这也是国家在2018年将其列入国家战略发展技术的主要原因），以及目前我国取得的重要技术成果。仅希望相应行业与技术人员，能够理性看待国内3D打印建筑技术发展。
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虽然目前我国3D打印产业仍处于产业发展的初期阶段，但随着国家政策扶持力度的加大及产业化推广的加快，未来3-5年国内3D打印或将迎来“窗口”期，潜在市场需求巨大。据前瞻产业研究院《中国3D打印产业市场需求与投资潜力分析报告》数据显示，2017年我国3D打印产业规模将达到173亿元，到2020年产业规模有望突破500亿元，前景可观。
目前，我国3D打印已在某些方面的研究处于全球领先地位，如金属零件、飞机起落架等。虽然专利数量多，但在质量上仍与行业领先国家之间存在差距，而缺乏核心技术与人才是制约我国3D打印发展的关键因素。
除了技术和人才外，国内3D打印行业还存在诸多问题，如3D打印企业因生产效率、材料短缺等问题，短期内无法实现批量化、规模化生产;且3D打印机的价格十分高昂，我国3D打印产业一直处于“跟跑”阶段，与发达国家相比，我国3D打印产业大多停留在科研层面。要想摆脱“跟跑”的尴尬，并解决上述问题，就需要3D打印企业不断进行创新，研发新型材料与先进的操作系统，来提高3D打印设备本身的使用体验。
