摘 要：本文梳理了3D打印技術(shù)的概念，分析了國(guó)內(nèi)外各領(lǐng)域3D打印技術(shù)的研究趨勢(shì)，重點(diǎn)研究了建筑鄰域3D打印技術(shù)的研究現(xiàn)狀，同時(shí)指出了該技術(shù)在建筑業(yè)的應(yīng)用前景，以期為下一步深入研究3D打印技術(shù)提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：3D打印；研究現(xiàn)狀；建筑業(yè)；應(yīng)用前景

3D打印思想最早出現(xiàn)于19世紀(jì)末，直到20世紀(jì)80年代人類才制造出了第一臺(tái)3D打印機(jī)。3D打印是一種可以運(yùn)用真實(shí)材料建造實(shí)體的快速成型技術(shù)，目前已經(jīng)應(yīng)用到許多學(xué)科領(lǐng)域?；诖?，本研究以3D打印技術(shù)概念為立足點(diǎn)，分析了國(guó)內(nèi)外各領(lǐng)域3D打印技術(shù)的研究趨勢(shì)，重點(diǎn)研究了建筑鄰域3D打印技術(shù)研究現(xiàn)狀，同時(shí)指出了其在建筑業(yè)的應(yīng)用前景，以期對(duì)進(jìn)一步研究3D打印技術(shù)有所啟示。

一、3D打印技術(shù)概念

3D打印技術(shù)是一種制造過(guò)程，利用實(shí)體材料將讀取的信息逐層打印出來(lái)，再將其以各種方式粘合起來(lái)制造出實(shí)體，縮短了大量制造時(shí)間，提升了成品精準(zhǔn)度，現(xiàn)逐漸用于產(chǎn)品或零部件的直接制造。

二、國(guó)內(nèi)外3D打印技術(shù)研究現(xiàn)狀

國(guó)外3D打印技術(shù)已有30多年的歷史，已在航空航天、汽車、生物醫(yī)療等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，我國(guó)對(duì)于3D打印技術(shù)的研究還處于初步階段，相比先進(jìn)國(guó)家依然存在著較大的差距。2015年國(guó)務(wù)院發(fā)布的《中國(guó)制造2025》規(guī)劃綱要中，至少有六處指出3D打印，凸顯出我國(guó)對(duì)于該技術(shù)的重視。本文以“CNKI”作為文獻(xiàn)樣本來(lái)源，“3D打印”為檢索詞，搜索20082016年內(nèi)發(fā)表的核心期刊論文（包括被CSSCI、EI及SCI收錄的文獻(xiàn)），共獲取1065篇，發(fā)現(xiàn)從2013年起關(guān)于3D打印的論文數(shù)量迅速攀升，說(shuō)明3D打印技術(shù)已成為當(dāng)前各領(lǐng)域?qū)W者關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)內(nèi)容，也將成為未來(lái)研究的重點(diǎn)。

三、3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域研究現(xiàn)狀

（一）建筑設(shè)計(jì)

目前3D打印機(jī)在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域上應(yīng)用廣泛，在建筑設(shè)計(jì)階段主要用來(lái)制作建筑模型。于雷指出設(shè)計(jì)師可打印出1：1實(shí)體構(gòu)件來(lái)直觀評(píng)估其形式與功能[1]。因此3D打印技術(shù)是一種高效的設(shè)計(jì)輔助工具，其可視化、立體化可以增加設(shè)計(jì)師創(chuàng)作時(shí)的感知，有利于設(shè)計(jì)方案的確定。

（二）沙盤制作

過(guò)去沙盤制作一般需找專業(yè)公司制作配件，再整體組合，過(guò)程復(fù)雜、時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高、細(xì)節(jié)精度低，而3D打印機(jī)可直接將三維圖打印出來(lái)，對(duì)精細(xì)度、時(shí)間及難度都有了很大提高。所以利用3D打印技術(shù)制作的沙盤較傳統(tǒng)沙盤制作有了質(zhì)的飛躍，必將成為今后發(fā)展趨勢(shì)。

（三）工程施工

目前3D技術(shù)在工程施工方面的應(yīng)用主要有美國(guó)的“輪廓工藝”、英國(guó)的“Dshape”及英國(guó)的“混凝土打印”。

1.輪廓工藝

2001年美國(guó)加州大學(xué)教授Behrokh提出“輪廓工藝”技術(shù) [2]，以水泥砼為材料，利用計(jì)算機(jī)控制3D打印機(jī)按照設(shè)計(jì)圖逐層打印房屋輪廓，再用機(jī)械手臂完成其基本構(gòu)架。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，輪廓工藝愈漸成熟，國(guó)外有團(tuán)隊(duì)已開(kāi)始研究在月球上建造太空基地的可能性[3]。

2.Dshape

2007年意大利工程師Enrico提出了一種通過(guò)噴擠粘結(jié)劑來(lái)選擇性膠凝硬化逐層砂礫粉末實(shí)現(xiàn)堆積成型的方法及Dshape[2]。該技術(shù)所用材料并非水泥材料，而是砂礫粉末，打印成型的構(gòu)件強(qiáng)度高、整體性好，大幅降低了碳排放，但其打印過(guò)程緩慢，構(gòu)件尺寸受機(jī)械限制且成本高。

3.混凝土打印

國(guó)外研究學(xué)者Richard等人研發(fā)了新型水泥基漿體材料，并成功打印包含精確定位孔洞的混凝土面板及墻體等[4]。而我國(guó)對(duì)3D打印技術(shù)的使用也有了很大突破。清華大學(xué)馮鵬等采購(gòu)了美國(guó)Z Corporation公司生產(chǎn)的3D打印機(jī)，研究了工程結(jié)構(gòu)中可能采用的粉末和液體混合膠凝體系的3D打印結(jié)構(gòu)的細(xì)觀特征和力學(xué)性能[5]。

總之建筑3D打印建造技術(shù)的研究還剛剛起步，尚存在許多問(wèn)題，距離真正應(yīng)用于房屋建筑的建造還有較大差距。而且，3D打印技術(shù)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)方面還處于空缺，還需在技術(shù)工藝發(fā)展成熟、機(jī)械材料成本得到有效控制后才能真正應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

四、3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)應(yīng)用前景

本研究將其在建筑行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展前景歸納為以下3點(diǎn)。

（1）用于建造應(yīng)急性、臨時(shí)性建筑。3D打印的建造成本相對(duì)于傳統(tǒng)人工低、周期短，一旦發(fā)生地震等自然災(zāi)害，可為災(zāi)民提供住所。

（2）設(shè)計(jì)可視化。設(shè)計(jì)師可通過(guò)3D打印技術(shù)更加靈活地調(diào)整設(shè)計(jì)以達(dá)到最優(yōu)化。

（3）不規(guī)則建筑。3D打印建筑是一種精細(xì)化數(shù)控操作方式，比人工建造更精準(zhǔn)，更能將建筑實(shí)體完整制造出來(lái)。

五、結(jié)語(yǔ)

3D打印技術(shù)作為現(xiàn)代信息技術(shù)的一個(gè)主要部分，在許多領(lǐng)域已有了顯著成果。本文通過(guò)研究其在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)3D打印技術(shù)的研究還存在許多弊端，尚存在許多問(wèn)題沒(méi)有得到有效解決，如建筑材料等問(wèn)題，使得距離真正應(yīng)用于高層房屋建筑還有較大差距，因此下一步應(yīng)集中研究解決3D技術(shù)在建筑領(lǐng)域應(yīng)用的局限性，爭(zhēng)取在3D打印建造技術(shù)的局部領(lǐng)域有所突破，以加快建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展步伐。

參考文獻(xiàn)：

[1]于雷.三維打印技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的互為反饋?zhàn)饔肹J].住區(qū)，2013（6）：6570.

[2]Soar R.The Role of Additive Manufacturing and Physiomimetic Computational Design for Digital Construction[J].Architectural Design，2012，82（2）：126135.

[3]Khoshnevis B，Thangavelu M，Yuan X，et al. Advances in Contour Crafting Technology for Extraterrestrial Settlement Infrastructure Buildup[C].AIAA SPACE 2013 Conference and Exposition，2015.

[4]蔣佳寧，高育欣，吳雄，等.混凝土3D 打印技術(shù)研究現(xiàn)狀探討與分析[J].混凝土，2015（5）：6265.

[5]馮鵬，孟鑫淼，葉列平.具有層狀結(jié)構(gòu)的3D打印樹(shù)脂增強(qiáng)石膏硬化體的力學(xué)性能研究[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2015，（2）：115.

作者簡(jiǎn)介：費(fèi)倩儒（1993），女，漢族，陜西西安人，碩士，研究方向：工程項(xiàng)目管理。