張春波

（貴州交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展股份有限公司 貴州貴陽(yáng) 550000）

3D打印技術(shù)自從面世以來(lái)，就受到了各個(gè)行業(yè)工作人員的廣泛關(guān)注，通過(guò)觀察與分析，不難發(fā)現(xiàn)，3D打印技術(shù)與二維打印技術(shù)在具體應(yīng)用過(guò)程中存在較大區(qū)別，其是利用砂石、金屬、塑料等各種實(shí)體材料，通過(guò)打印，完成實(shí)體制造的一種技術(shù)。近幾年，人們?cè)诮ㄖ袠I(yè)中通過(guò)對(duì)3D打印技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用取得了不錯(cuò)的成績(jī)，并且促進(jìn)了我國(guó)建筑行業(yè)的綠色發(fā)展，因此加強(qiáng)對(duì)該項(xiàng)內(nèi)容的分析是必要的。

1 3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)通常將數(shù)字模型文件作為基礎(chǔ)，在具體操作過(guò)程中，采用塑料或金屬粉末等可以完成粘合的材料，利用噴嘴將材料擠出，然后逐層打印，最終構(gòu)成一個(gè)期望的物體。之所以將該項(xiàng)技術(shù)稱(chēng)作3D打印技術(shù)是因?yàn)椋擁?xiàng)技術(shù)在工作中參照了傳統(tǒng)打印機(jī)的工作原理，具體加工與傳統(tǒng)噴墨打印具有較高的相似度，不同之處主要體現(xiàn)在，3D打印技術(shù)在打印過(guò)程中采用的為各種原材料，而傳統(tǒng)打印應(yīng)用的為噴墨打印。

20世紀(jì)90年代3D打印技術(shù)出現(xiàn)，但是在出現(xiàn)的初期階段，該項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，由于受到成本和技術(shù)方面因素的影響，并未取得理想的進(jìn)步與發(fā)展[1]。而隨著人們對(duì)該項(xiàng)技術(shù)研究的不斷深入，以及科技水平的不斷技術(shù)，3D打印技術(shù)水平得到了明顯提升，我國(guó)也加強(qiáng)了該項(xiàng)技術(shù)的研究，并且從實(shí)際情況來(lái)看取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

2 3D打印技術(shù)在建筑材料中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

在建筑材料中的3D打印技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）可以縮短工期。

（2）不會(huì)因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)復(fù)雜、形狀等原因?qū)е鹿こ痰某杀驹黾?，間接的降低了工程的建設(shè)成本。

（3）依據(jù)CAD設(shè)計(jì)圖，整個(gè)流程不需要施工人員的干預(yù)，完全可以通過(guò)電腦程序完成相應(yīng)的操作，可以節(jié)省大量的人力，并且可以避免人為操作原因而引起的誤差，確保了建筑材料的性能滿足建筑工程的需求。

（4）保護(hù)環(huán)境。

3 3D打印技術(shù)在建筑材料中的具體應(yīng)用

建筑行業(yè)經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的發(fā)展，在該過(guò)程中，采用了各種各樣不同類(lèi)型的建筑材料，但是在各種不同類(lèi)型的材料中，能夠?qū)?D打印技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的材料并不多，目前我國(guó)采用的3D打印技術(shù)并不成熟，在對(duì)3D打印技術(shù)進(jìn)行分析與研究過(guò)程中通過(guò)結(jié)合國(guó)外的研究成果可以發(fā)現(xiàn)，3D打印機(jī)對(duì)塑料與樹(shù)脂材料具有不錯(cuò)的打印效果[2]。因此，人們?cè)诮ㄖ袠I(yè)的研究中，合理的將3D打印技術(shù)應(yīng)用在了樹(shù)脂砂漿方面。

我國(guó)一些發(fā)達(dá)的城市對(duì)3D打印技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)比較成熟，例如上海，在建筑工程行業(yè)中，對(duì)建筑廢料進(jìn)行合理應(yīng)用，將其作為3D打印原材料，在具體生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)一系列的合理加工、粉碎磨細(xì)、加入水泥、纖維等，最終使其成為“油墨”狀態(tài)，完成以上操作后，再利用3D打印機(jī)完成相應(yīng)的打印操作。

3.1 打印GRG材料

GRG材料指的是GRG專(zhuān)用石膏，將石膏作為原材料展開(kāi)打印，然后采用連續(xù)剛性較強(qiáng)的原材料和玻璃纖維進(jìn)行混合，最終制造出新產(chǎn)品，將其合理的應(yīng)用的建筑工程中，該類(lèi)型的建筑材料在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，具有強(qiáng)度高、透氣好等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)[3]。在體育場(chǎng)、劇院、會(huì)展中心等類(lèi)型的建筑都可以對(duì)GRG材料進(jìn)行應(yīng)用，并且從大量的建筑工程實(shí)例來(lái)看，該材料的應(yīng)用也取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

3.2 混凝土材料打印

混凝土材料打印是我國(guó)建筑工程中最常用的一種建筑材料，通過(guò)與國(guó)外的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是在傳統(tǒng)建筑上，還是在對(duì)3D打印技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的建筑中，在整個(gè)建筑工程中，混凝土材料所占的比例都較大?；炷敛牧显诮ㄖこ讨械膽?yīng)用的一項(xiàng)主要優(yōu)勢(shì)就是具有不錯(cuò)的可塑性，因此在對(duì)其進(jìn)行打印時(shí)，并不需要支撐模，并且具體打印工作是通過(guò)電腦控制的方式完成對(duì)混凝土材料的科學(xué)調(diào)整，然后利用噴頭將打印出具有一定形狀的混凝土構(gòu)件。

現(xiàn)階段，隨著科技的發(fā)展，人們?cè)诮ㄖ袠I(yè)中，可以將混凝土材料與“輪廓工藝”合理的結(jié)合在一起，從而成為一種成熟的技術(shù)。除此之外，受科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展影響，3D打印建筑材料得到智能打印也得到了深入研究，并且成為了建筑行業(yè)中發(fā)展過(guò)程中，人們關(guān)注的一項(xiàng)焦點(diǎn)內(nèi)容。3D打印混凝土材料，充分結(jié)合信息科學(xué)，具有尋優(yōu)、感知強(qiáng)、驅(qū)動(dòng)控制良好等多項(xiàng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，從而使3D打印技術(shù)可以在建筑領(lǐng)域中與智能一體化進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，具有多種完善仿生功能，使打印建筑物與周?chē)沫h(huán)境相適應(yīng)，促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)向智能化方向發(fā)展。

4 3D打印技術(shù)在建筑材料中應(yīng)用需要加強(qiáng)的內(nèi)容

4.1 提高材料結(jié)構(gòu)性能

材料打印期間，材料需要通過(guò)輸送管道，然后經(jīng)過(guò)打印頭的打印，最終才能成型，這也使打印材料自身具有不錯(cuò)的和易性。需要注意的是，若打印期間，中上層發(fā)生材料堆積，將會(huì)對(duì)下層材料造成一定壓力，若短期內(nèi)，下層材料并未達(dá)到一定強(qiáng)度，下層材料將會(huì)因?yàn)槭軌毫τ绊?，發(fā)生變形，進(jìn)而將會(huì)對(duì)整個(gè)建筑的質(zhì)量造成不良影響。因此，打印材料的初凝速度要快，并且需要初凝強(qiáng)度要高，只有這樣才能滿足建筑工程的需求。

4.2 凝固硬化

材料凝固硬化是打印建筑必要考慮的一項(xiàng)問(wèn)題。通常來(lái)說(shuō)，溫度會(huì)對(duì)材料的凝固硬化速度造成一定程度影響。春夏秋季施工，若溫度處于14～28℃內(nèi)，讓材料正常固化即可，并不需要人工干預(yù)。若溫度處于5～14℃，要加快材料凝固硬化，若溫度處于28～38℃內(nèi)，要適當(dāng)延緩凝固硬化時(shí)間。若在溫度低于0℃的環(huán)境下施工，要制定嚴(yán)謹(jǐn)?shù)哪逃不桨?，確保工程的最終質(zhì)量能夠達(dá)到要求標(biāo)注，為人們提供一共高質(zhì)量的工程。

4.3 加強(qiáng)對(duì)建筑表面美觀性的研究

3D打印技術(shù)采用的為逐層堆疊，完成第一層打印后，需要待第一層凝固硬化后，再進(jìn)行第二層打印，通過(guò)層與層間的緊密粘結(jié)，確保墻體的整體性能夠達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)。受這種特殊打印技術(shù)的影響，層與層間的光滑程度不理想，導(dǎo)致建筑表面不夠美觀，這也使人們需要重點(diǎn)研究的一項(xiàng)內(nèi)容。

4.4 完善相關(guān)規(guī)范

雖然3D打印技術(shù)出現(xiàn)已經(jīng)有一段時(shí)間，并且人們從未對(duì)其的研究與應(yīng)用，但是，該技術(shù)在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用時(shí)間并不長(zhǎng)，建筑行業(yè)中缺少相關(guān)的規(guī)范對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行規(guī)范，通過(guò)3D打印技術(shù)建設(shè)的建筑的性能和使用年限與普通建筑是否相同，還有待驗(yàn)證，而為了實(shí)現(xiàn)對(duì)3D打印技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范，要不斷完善相關(guān)規(guī)范，避免3D打印技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)各種問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域中應(yīng)用還處于發(fā)展階段，將該項(xiàng)技術(shù)合理的應(yīng)用在建筑領(lǐng)域中，可以減少人力和物力的消耗，并且可以確保工程在工期內(nèi)竣工。通過(guò)3D打印技術(shù)制造的材料的硬度、強(qiáng)度、性能等方面需要時(shí)間的檢驗(yàn)，因此，人們還需要加強(qiáng)對(duì)3D打印技術(shù)的深入探討，使其能夠更好的為人們服務(wù)。

[1]鄭金庫(kù)，梁起瑞，周浩，等.3D打印技術(shù)的研究與應(yīng)用述評(píng)[J].科技與創(chuàng)新，2016（13）：1～3.

[2]費(fèi)倩儒.3D打印技術(shù)的研究現(xiàn)狀與在建筑行業(yè)的應(yīng)用前景[J].科技風(fēng)，2017（15）：1.

[3]季安康，王海飆.基于BIM的3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用研究[J].科技管理研究，2016，36（24）：184～188.