羅 毅

3D打印建筑的應(yīng)用與發(fā)展前景

羅 毅

（宜賓市國有資產(chǎn)經(jīng)營有限公司，四川 宜賓 644002）

3D打印建筑是一項新興的建筑構(gòu)筑技術(shù)，以“輪廊工藝”為基礎(chǔ)，噴墨粘稠粉末和熔融擠出等成型方式，采用工業(yè)機(jī)器人逐層重復(fù)鋪設(shè)材料層構(gòu)建房屋．相較傳統(tǒng)建筑施工方式，具有環(huán)保、節(jié)能、質(zhì)優(yōu)、高效、節(jié)省成本、施工安全等優(yōu)勢，順應(yīng)國務(wù)院《綠色建筑行動方案》的政策方向，具有廣闊的發(fā)展前景．針對當(dāng)前3D打印建筑技術(shù)存在的材料、工藝、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、整體技術(shù)研發(fā)、專業(yè)人才等短板，提出了加快制定國家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范、政府政策支持、深化關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、促進(jìn)人才培養(yǎng)等7項發(fā)展建議．

3D打??；建筑；應(yīng)用；前景

1 3D打印建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

3D打印技術(shù)，亦稱增材制造（Add material manufacture）技術(shù)，其原理是3D打印機(jī)運用CAD創(chuàng)建的模型設(shè)計為模板，不需要傳統(tǒng)刀具、夾具和機(jī)床，通過打印機(jī)軟件將其創(chuàng)建的模型先分解為若干個二維的層面，然后將材料通過噴嘴等裝置逐層堆積，就可以打造出任意形狀，最終形成3D物件成品[1]．建筑3D打印是利用分層堆積的基本原理，采用工業(yè)機(jī)器人逐層重復(fù)鋪設(shè)材料層構(gòu)建自由形式建筑結(jié)構(gòu)的新興技術(shù)．目前3D打印建筑技術(shù)主要有3種：D型工藝（D-Shape）、輪廓工藝（ContourCrafting）和混凝土打?。–oncretePrinting）[2]．其中最具代表性的“輪廊工藝”，即建筑輪廓打印方法，是一種基于混凝土的自動化施工方法，3D打印設(shè)備由一個巨型的三維擠出機(jī)械構(gòu)成．該項技術(shù)早在2004年，就已能“打印”出規(guī)格1.52m×0.91m×0.15m的建筑部件．

與傳統(tǒng)的建筑施工方式相比，3D打印建筑技術(shù)減少了多道傳統(tǒng)的筑造工序，有效減少裝配零件數(shù)量，降低了制造、設(shè)備、材料、人工、庫存成本，同時實現(xiàn)一體設(shè)計，一體成型．現(xiàn)今的“輪廊工藝”系統(tǒng)已經(jīng)不僅能打印出房屋的墻壁和圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也能創(chuàng)建建筑物基礎(chǔ)，建成的建筑可以有效抵擋地震和其他自然災(zāi)害．3D打印建筑工藝不僅造價省、建造速度快、制造安全，而且能利用廢舊物料，極大減少環(huán)境污染，實現(xiàn)綠色環(huán)保節(jié)能筑屋．

據(jù)統(tǒng)計分析，國際涉及3D打印技術(shù)研究較為廣泛的領(lǐng)域是工程技術(shù)、機(jī)械工程和計算機(jī)科學(xué)技術(shù)等，而土木建筑工程領(lǐng)域研究不足1%．國內(nèi)則廣泛運用于計算機(jī)科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，在土木建筑工程領(lǐng)域研究僅占3.2%．3D打印技術(shù)真正應(yīng)用于建筑領(lǐng)域開始于2013年，在全球范圍內(nèi)，3D打印建筑技術(shù)相對領(lǐng)先的國家是美國、俄羅斯、荷蘭、英國、日本、中國、阿聯(lián)酋等國．2013年美國完成了世界上第一個3D打印建筑架構(gòu)；2014年荷蘭開建的LandscapeHouse成為全球首座3D打印建筑，同時荷蘭機(jī)器人公司MX3D完成的跨度12米長人行天橋Bridge項目，從2015年10月正式啟動，中途幾度中斷，歷經(jīng)30個月，直到2018年4月方才完成整個橋體，是全球首座3D打印技術(shù)的鋼橋；泰國的水泥制造商SRI公司，于2017年開發(fā)的項目“三倍S”3D技術(shù)，推動在建筑領(lǐng)域以3D建模方式便捷地建造居住空間；迪拜推出了宏大的3D打印戰(zhàn)略計劃，即2025年前25%比例的新建筑都將采用3D打印技術(shù)制造．

在我國，2014年4月，首批3D打印建筑在上海建成；2015年1月，在蘇州建成了3D打印別墅住宅．2019年1月，跨度26.3米堪稱全球最大規(guī)模的混凝土3D打印步行橋，僅用450小時在上海寶山打印成型．此3D打印系統(tǒng)在機(jī)器臂前端打印頭、打印路徑生成及操作系統(tǒng)、獨有的打印材料配方等三個方面創(chuàng)新領(lǐng)先于國內(nèi)外同行，且造價僅為普通橋梁造價的2/3．河南太空灰三維建筑打印科技有限公司已經(jīng)開發(fā)了第二代智能3D建筑打印機(jī)，可打印任意形狀實體，能應(yīng)用于商業(yè)化，該系統(tǒng)可精確到點，連續(xù)打印無斷點，還可以配合鋼筋（籠）的交叉插入放置，根據(jù)需要智能暫停后可自動精確定位上次打印的位置．太空灰3D建筑打印技術(shù)在古建筑涼亭、公廁、污水井、景觀墻、市政產(chǎn)品等方面也有廣泛運用．

值得一提的是，上海盈創(chuàng)科技作為全球3D打印建筑領(lǐng)航者，擁有3D打印技術(shù)專利達(dá)130余項，已成功完成某30層高的住宅項目其中6層板房的打印與拼裝，并打印全球首批10幢3D打印建筑，跨出國門在迪拜完成了全球第一的3D打印辦公樓，并且運用于米蘭世博會KIP館等400項國家級、地標(biāo)性建筑．目前計劃在北京和上海各打印一幢20層高純3D打印的辦公大樓，這是3D打印高層建筑的全球首創(chuàng)．盈創(chuàng)科技不僅助力于香港特區(qū)的市政設(shè)施項目建設(shè)，還與沙特、阿聯(lián)酋、美國、德國，以及非洲等20多個國家簽訂了項目協(xié)議，推廣3D打印建筑．北京華商陸?？萍脊緞t率先推出了全球使用普通鋼筋混凝土作為原材料的整體3D打印建筑設(shè)備，填補(bǔ)了我國3D打印建筑商用化的市場空白．

在政策環(huán)境保障上，國家對于3D打印材料等新材料行業(yè)給予了重點支持．《綠色建筑行動方案》、《中國制造2025》、《“十三五”材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》和《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2017-2020年)》等政策先后出臺，為我國3D打印材料的發(fā)展提供了保障，也為3D打印建筑的智能制造提供了堅實的基礎(chǔ)保障．《“十三五”材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》提出到2020年，要實現(xiàn)3D打印材料80%以上國產(chǎn)化，對國內(nèi)3D打印建筑提出了明確的目標(biāo)要求．

2 3D打印建筑的短板與優(yōu)勢

3D打印技術(shù)的快速發(fā)展，使科技運用于各領(lǐng)域造福于人類，目前3D打印技術(shù)運用較廣的領(lǐng)域有醫(yī)療、航天國防、機(jī)械、農(nóng)業(yè)、汽車工業(yè)、娛樂業(yè)、制造業(yè)等，但在建筑領(lǐng)域的運用尚處于探索的初級階段，主要是因為3D打印建筑在技術(shù)理論與原料等方面還存在一些短板，需要進(jìn)一步的研究與深入的技術(shù)攻關(guān)．

2.1 3D打印建筑的短板

2.1.1 材料結(jié)構(gòu)性能

3D打印的材料，即“油墨”，構(gòu)成主要是高標(biāo)號水泥和玻璃纖維．而玻璃纖維對人體呼吸系統(tǒng)有負(fù)面影響[3]，高標(biāo)號水泥的回收也較困難．同時材料的承載力強(qiáng)度、耐久性、剛度等各項指標(biāo)能否符合建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，尚有待專家和管理部門的權(quán)威檢測和認(rèn)證，也缺少相關(guān)的承載能力實驗數(shù)據(jù)支撐，以至于目前已經(jīng)問世的3D打印建筑多數(shù)為1～3層低矮的建筑，少量為多層住宅．目前材料的類型還不完善，適合3D打印的材料種類有限，發(fā)展全新的3D快速成型材料，特別是復(fù)合材料，例如納米材料、非均質(zhì)材料等仍是努力的方向．另外，當(dāng)前打印材料的凝固硬化速度，如何配合外加添加劑，調(diào)節(jié)成型時的速凝或緩凝[4]，更好地適應(yīng)環(huán)境溫度影響，滿足先后層次之間的結(jié)構(gòu)打印咬合強(qiáng)度（The intensity of occlusion）要求，是3D打印建筑中一項需要深度研究的問題．

2.1.2 工藝缺陷問題

根據(jù)建筑成型的原理不同，3D打印主流技術(shù)可分為：快速成型（SLA技術(shù)）、熔融沉積成型（FDM技術(shù)）、選擇性激光燒結(jié)（SLS技術(shù)）、分層實體制造（LOM技術(shù)）[5]．因其逐層堆疊的基本原理，需要底層材料固化之后上層材料才可以疊加，導(dǎo)致兩層材料之間不能光滑過度，使得結(jié)構(gòu)表面粗糙，若不進(jìn)行外裝及室內(nèi)裝修，有礙于建筑外立面的美觀性，且打印建筑的耐撞擊性不如傳統(tǒng)房屋．同時就現(xiàn)有制造工藝，其生產(chǎn)效率在打印規(guī)模較小型構(gòu)件時尚有優(yōu)勢，但規(guī)?；a(chǎn)相反有打印耗時的弊端，且不能因規(guī)?；纳瞥杀荆?/p>

2.1.3 3D打印技術(shù)整體研發(fā)不夠成熟

3D打印技術(shù)運用于建筑，其建造特性使得3D打印設(shè)備相對龐大，但民用建筑具有的大型體量，已超出了常規(guī)3D打印設(shè)備的打印尺度限值，目前設(shè)備僅滿足小型房屋建造，難以勝任高層、工業(yè)化大批量生產(chǎn)；打印“素”材空心墻后的增加鋼筋補(bǔ)強(qiáng)一次性作業(yè)仍有難度，目標(biāo)是創(chuàng)建一個3D打印系統(tǒng)，可以有效的將鋼絲連續(xù)打印成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，自動完成建筑物的承重結(jié)構(gòu)體系；但當(dāng)前國內(nèi)企業(yè)普遍沒有安排足夠的資金進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，高校、研究院與企業(yè)的合作研發(fā)也很欠缺，缺乏突破性的技術(shù)進(jìn)步．

2.1.4 3D打印建筑行業(yè)規(guī)范欠缺

3D打印建筑技術(shù)屬一個全新的領(lǐng)域，國內(nèi)外在建筑行業(yè)內(nèi)部還沒有較為齊備的實驗檢驗數(shù)據(jù)、完備的理論體系支撐，沒有建立起成體系的規(guī)范條文及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)．包括材料、工藝、精度、軟件、能源消耗，以及對于最終產(chǎn)成品的抗震性能、耐久性能、承載能力極限、使用年限等的定量化界定，都亟待出臺相應(yīng)配套的國家標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)規(guī)范．

2.1.5 專業(yè)技術(shù)人才短缺

3D打印技術(shù)屬多學(xué)科專業(yè)的集成前沿技術(shù)，國內(nèi)3D打印建筑的應(yīng)用研究領(lǐng)域還較窄，高校專業(yè)教學(xué)中缺乏和3D打印技術(shù)相關(guān)課程，師資力量不足，職業(yè)教育與各類培訓(xùn)機(jī)構(gòu)也沒有適應(yīng)的培訓(xùn)與宣貫，建筑市場大量缺乏理論學(xué)術(shù)型與應(yīng)用型的技術(shù)人才，包括工業(yè)級的3D打印機(jī)自身操作復(fù)雜，操控人員也需要專門的培訓(xùn)．同時在設(shè)備購置、物理實驗檢驗、企業(yè)間技術(shù)交流等常規(guī)的技術(shù)保障環(huán)節(jié)也欠缺經(jīng)費支撐．

2.2 3D打印建筑的優(yōu)勢

1）環(huán)保、節(jié)能．3D打印是一種全新的建筑方式，顛覆傳統(tǒng)的建筑模式，其最大亮點即是能將建筑渣土、固廢鋼渣等建筑垃圾再回收利用，同時新建建筑基本不再產(chǎn)出新生建筑垃圾，筑造過程降低建筑粉塵污染，減少霧霾與噪音，實現(xiàn)建筑工地?zé)o害化生產(chǎn)[6]．

2）質(zhì)優(yōu)高效．打印過程全程由電腦程序操控，直接基于CAD創(chuàng)建模型設(shè)計的施工建造，施工誤差遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)人工作業(yè)方式，且縮短施工工期50%~70%．

3）節(jié)省成本．材料自身定制型強(qiáng)，可塑性好，無需模板、腳手架，根據(jù)設(shè)定的需求量身定制產(chǎn)品，相應(yīng)也減少了大量工序的人工費用，可節(jié)約建筑材料30%~60%、減少人工50%~80%[7]，同時節(jié)省運輸、吊裝、材料損耗、廢料處理、管理等費用支出，部分“油墨”還可以就地取材于建筑垃圾，經(jīng)濟(jì)效益明顯．

4）施工安全．大量節(jié)省人員勞動力，意味著降低了施工作業(yè)的危險性，建筑施工現(xiàn)場傷害事故風(fēng)險將大幅降低，同時用于建筑施工的安全措施費用也將得到節(jié)省[8]．

5）堅固耐用．3D打印是整體結(jié)構(gòu)成形，且“油墨”材料的比重較傳統(tǒng)建材更為輕便，因此成型的建筑抗震性能增強(qiáng)[9]；更少的接頭、施工縫等，也使建筑物防水性能更佳；特殊玻璃纖維強(qiáng)化處理的混凝土材料，其強(qiáng)度和使用年限理論上均強(qiáng)于普通鋼筋混凝土，特別是碳纖維材料強(qiáng)度達(dá)到鋼材的20左右．

6）特種作業(yè)優(yōu)勢．在打印復(fù)雜曲面等特殊的非常規(guī)構(gòu)件、適應(yīng)惡劣環(huán)境作業(yè)、復(fù)雜地質(zhì)施工條件等情形下，3D打印優(yōu)勢更為明顯，尤其是3D打印不會因為復(fù)雜性因素而增加建設(shè)成本，即越是異形、個性化的產(chǎn)品，打印成本就越低；此外，除了用于新建工程，3D打印可順應(yīng)中央城市工作會議提出的“城市修補(bǔ)和生態(tài)修復(fù)”，以城市修補(bǔ)來替代傳統(tǒng)的大拆大建，符合綠色發(fā)展的大趨勢[10]；3D打印在建筑物的恢復(fù)與補(bǔ)強(qiáng)方面，具有極強(qiáng)的適應(yīng)性，例如運用于古建筑、古文物保護(hù)中，可以精準(zhǔn)恢復(fù)古建筑古文物的殘損、遺失部分，創(chuàng)新性解決古建筑古文物的保護(hù)難題；3D打印“黑科技”也已成功運用于南京某危橋改造項目，工期僅10天，經(jīng)檢測其強(qiáng)度達(dá)到傳統(tǒng)水泥澆筑橋欄的2倍以上．可以預(yù)見在不久的將來，在地球以外的外星球，3D打印建筑運用于空間站的建設(shè)，直接運用月球土壤，模擬月球材料，將是最為適合的技術(shù)手段．

3 3D打印建筑的發(fā)展前景

麥肯錫的一項專項調(diào)查顯示：建筑業(yè)是屬生產(chǎn)效率最低的行業(yè)．?dāng)?shù)據(jù)顯示最近20年里，建筑業(yè)全球平均單位時間附加值增長率，僅相當(dāng)于制造業(yè)增長率的1/4．令人吃驚的是，發(fā)達(dá)國家的情況似乎更加嚴(yán)重，例如德國和日本，在建筑業(yè)生產(chǎn)率增長上幾乎停滯，而自1970年以來，美國的建筑生產(chǎn)率居然下滑了50%，英國建造師學(xué)會的一項調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)60%項目的施工都會延期．相反，中國的裝配式建筑增長速度全球最快，盡管發(fā)展起步較晚，在最近5年，國內(nèi)裝配式建筑帶動勞動生產(chǎn)率以每年7%的水平高速發(fā)展．

聯(lián)合國預(yù)測，到2050年，全球生活在城市的人口比例將由今天的54%上升到66%．截止2018年底，中國的城鎮(zhèn)化率已經(jīng)達(dá)到59.58%，但距離發(fā)達(dá)國家的70%尚有一定的發(fā)展空間．當(dāng)前中國每年僅開發(fā)的商品住房建設(shè)竣工面積就達(dá)近10億平方米，此外還有數(shù)量龐大的商業(yè)、及公建項目．人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實、區(qū)塊鏈等前沿科技與建筑和房地產(chǎn)市場的融合程度在不斷深化，以滿足建造領(lǐng)域各環(huán)節(jié)更高層次的市場需求，提升能源效率．3D打印、BIM技術(shù)、裝配式技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新推動了建筑從制造到“智造”，給項目全生命周期的各個環(huán)節(jié)帶來巨大變革[11]．全球最大的住宅開發(fā)商萬科集團(tuán)創(chuàng)始人王石公開指出，3D打印建筑是將來萬科住宅生產(chǎn)方式的升級方向，以順應(yīng)新時期市場需求端的要求．

黨的十八大以來，國務(wù)院推進(jìn)落實創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念及國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略、“互聯(lián)網(wǎng)+”行動等相關(guān)要求，大力推進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、3D打印技術(shù)、智能化技術(shù)，塑造建筑業(yè)新業(yè)態(tài)．3D打印與BIM技術(shù)，成為建筑業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，也是建筑業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、提質(zhì)增效、節(jié)能減排、綠色發(fā)展的必然要求．積極開展建筑業(yè)3D打印設(shè)備及材料的研究，結(jié)合BIM技術(shù)應(yīng)用，探索3D打印技術(shù)運用于建筑部品、構(gòu)件生產(chǎn)，開展示范應(yīng)用．基于BIM技術(shù)基礎(chǔ)的3D打印房子，當(dāng)前主要是一層層在工廠打印，然后到項目實地組裝，未來，發(fā)展方向是實現(xiàn)建筑物全過程3D整體打印．

由于市場需求疊加政策的雙重刺激，中國3D打印材料市場規(guī)模保持高速增長，相關(guān)政策從制定行業(yè)發(fā)展目標(biāo)、給予財政補(bǔ)貼、列入重點領(lǐng)域等方面對3D打印材料行業(yè)的發(fā)展給予支持．據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國3D打印材料行業(yè)發(fā)展前景預(yù)測與投資策略規(guī)劃報告》統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，中國3D打印材料市場規(guī)模由2012年的2.6億元增長至2018年的40億元，以年均35%以上的速度增長，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球平均水平．2018年中國3D打印市場總規(guī)模超過200億元，國內(nèi)的3D打印在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用也已經(jīng)走在了世界的前列．未來要創(chuàng)新開拓3D打印建筑與PPP項目的融合，激發(fā)市場活力，充分發(fā)揮投資對優(yōu)化供給結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵性作用，促進(jìn)實現(xiàn)公共服務(wù)提質(zhì)增效目標(biāo)，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)內(nèi)生增長動力[12]．

目前，中國正著手推進(jìn)編制3D打印建筑產(chǎn)業(yè)相關(guān)國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，并與國外的先進(jìn)科研力量合作，推進(jìn)建筑3D的規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化、普及化．2019年4月，全國增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會成立大會召開，同時對接《中國制造2025》，增材制造（3D打?。?biāo)準(zhǔn)化工作全面啟動．根據(jù)上海盈創(chuàng)科技董事長馬義和的樂觀估計，以目前最新的3D打印技術(shù)，對于25層的住宅樓，在完成房屋基礎(chǔ)的前提下，不到半個月即可完成整棟樓的建筑框架．加上門窗安裝、電線管道排設(shè)，再由打印機(jī)打印出整體的復(fù)合地板和全套家具，業(yè)主一個多月就可拎包入?。?/p>

3D打印技術(shù)擁有廣闊的發(fā)展前景，英國福斯特建筑事務(wù)所foster與歐洲航天局合作，已經(jīng)在探索用月球上現(xiàn)有的材料建造3D打印建筑，用機(jī)器人打印月球空間站．中國也以其領(lǐng)先全球的3D打印建筑技術(shù)，從現(xiàn)有的建筑模型、建筑裝飾、構(gòu)架配件、小型房屋向完整的房屋體系發(fā)展；從實驗室和學(xué)術(shù)理論，逐步走入打印+裝配，再到一次打印一次成型的探索之路．

3D打印被認(rèn)為是“第四次工業(yè)革命意義的制造技術(shù)”，3D打印材料的技術(shù)門檻較高，直至近幾年，中國3D打印行業(yè)才開始真正發(fā)展起來．與國內(nèi)相比，2013年以前國外對3D打印技術(shù)的關(guān)注度較高，但自2013年后，國內(nèi)對3D打印技術(shù)的重視程度大幅度提高，以后來居上之趨勢逐漸高于國外．目前我國3D打印材料技術(shù)和工業(yè)化水平不斷提高，不斷涌現(xiàn)出世界領(lǐng)先水平的3D打印材料，基本形成了較為成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，除了能打印建筑外殼，還可以打印后端的家具等物件，在上下游產(chǎn)業(yè)均有建樹．

英國建筑服務(wù)研究與信息協(xié)會BSRIA（The Building Services Research and Information Association）指出，現(xiàn)存的建筑量可滿足2050年所需的80%，意味著未來30年間將產(chǎn)生約占現(xiàn)有建筑體量1/4的建筑規(guī)模，市場前景可觀．BSRIA可持續(xù)建筑團(tuán)隊同時指出，未來3D打印建筑的應(yīng)用只會越來越多，具有巨大的發(fā)展空間．

4 3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議

我國3D打印產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展不平衡不充分，在部分領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國家如美國相比仍有差距，如在產(chǎn)業(yè)鏈、工業(yè)環(huán)境配套、核心技術(shù)、以及如激光器等關(guān)鍵器件等方面，對國外的依賴度較大．因此，探索3D打印技術(shù)與建筑工程的融合并非一朝一夕就可解決，需要直面并克服在材料發(fā)展、工藝瓶頸、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)監(jiān)管控、打印質(zhì)量和綜合造價等多方面存在的困難和問題．

1）推動3D打印技術(shù)跟建筑行業(yè)的深度技術(shù)融合、理論研究，填補(bǔ)技術(shù)理論的空白；加快出臺3D打印建筑從材料、設(shè)備、施工等各層級的國家標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范．

2）3D打印材料技術(shù)的攻關(guān)，特別是新材料、金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料、建筑回收材料等的研發(fā)，實現(xiàn)材料國產(chǎn)化、精細(xì)化，且質(zhì)量可靠、成本低．

3）全面驗證3D打印結(jié)構(gòu)構(gòu)件、連接方式的強(qiáng)度、延性、、抗震、抗風(fēng)、耐沖擊、撞擊性，以及整體抗剪、抗彎、抗拉、抗扭、拉壓等力學(xué)性能保障，作好3D打印建筑物適應(yīng)性的定量科學(xué)評估．

4）提高設(shè)備的適應(yīng)性，突破3D打印的尺度局限，以相對小體量的3D打印機(jī)，滿足建筑產(chǎn)品大空間、大體量、大跨度的需求，并且滿足精度要求．

5）更好地解決3D打印的綜合成本研究，以更高的性價比優(yōu)勢促進(jìn)3D打印在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用與推廣．

6）完善3D打印建筑技術(shù)的人才培養(yǎng)、職業(yè)培訓(xùn)，支持產(chǎn)學(xué)研配套的企、校院共建模式；

7）出臺相關(guān)的產(chǎn)業(yè)政策扶持，落實政府專項補(bǔ)貼措施．

根據(jù)國際國內(nèi)建筑業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，預(yù)計在未來的10~20年內(nèi)，3D打印在建筑領(lǐng)域上的應(yīng)用或?qū)⒅鸩教娲?dāng)下傳統(tǒng)粗放的建筑技術(shù)，即便3D打印技術(shù)不可能完全替代傳統(tǒng)建筑方式，也將是新技術(shù)與傳統(tǒng)工藝更深層次融合補(bǔ)充．若將來的科技能實現(xiàn)材料粉末甚至分子層級重組的技術(shù)突破，3D打印終將從本質(zhì)上顛覆整個傳統(tǒng)建筑領(lǐng)域的根基．中國的建筑業(yè)須要瞄準(zhǔn)升級為集成式、精細(xì)化、技術(shù)密集型的新生產(chǎn)方式，著力發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的3D打印建筑技術(shù)，以數(shù)字建造技術(shù)構(gòu)建中國建筑業(yè)的“信息化”時代，為全面推進(jìn)綠色智能筑造貢獻(xiàn)中國方案．

[1] 蘇達(dá)．3D打印建筑結(jié)構(gòu)材料的性能研究[J]．工程建設(shè)與設(shè)計，2016（07）：52-54．

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[3] 程碧華，汪霄，潘婷．3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用及問題探析[J]．科技管理研究，2018（07）：172-177．

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[10]羅毅．既有老舊小區(qū)加裝電梯政策解讀與模式探討[J]．現(xiàn)代城市，2018（01）：30-33．

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Application and Development Prospect of 3D Printing Architecture

LUO Yi

（）

3D printing architecture is a new building construction technology. Based on the “wheel gallery technology”, with the ink-jet thick powder and melting extrusion molding methods, the industrial robot is used to lay the material repeatedly layer by layer in building the house. Compared with the traditional building construction method, it has the advantages of environmental protection, energy conservation, top quality, high efficiency, low cost and safe construction. It conforms to the policy direction of the state council’s “Green Building Action” and has a broad development prospect. As current 3D printing building technology has many shortcomings in aspects such as material, technology, specification and standard, overall technology research, and professional talents, seven development suggestions are put forward, including accelerating the development of national standards, strengthening government policy support, deepening key technology research and development, and promoting personnel training.

3D printing; building construction; application; prospects

2019-07-01

羅毅，男，四川隆昌人，碩士研究生（MBA），高級工程師，國家注冊造價工程師，一級建造師，研究方向：工程建設(shè)、項目開發(fā)、城市規(guī)劃、技術(shù)經(jīng)濟(jì)．

TU18

B

1672-0318（2020）01-0034-06

10.13899/j.cnki.szptxb.2020.01.006