论3D打印技术在建筑上的应用.doc

论3D打印技术在建筑上的应用
1. 华能满洲里煤化工有限责任公司内蒙古满洲里 021410;,建筑工程学院黑龙江哈尔滨 150080;3. 扎赉诺尔煤业有限责任公司内蒙古满洲里 021410
摘要:3D打印技术自从问世以来,越来越多的引起了社会的广泛关注。此文主要分析了3D打印技术的概念、特点和优势,介绍了国内外运用3D打印技术在建筑方面的具体工程实例,阐述了目前运用3D打印技术在高层建筑方面的可行性方案。
关键词:3D打印技术;土木工程;建筑;发展前景;数字模型;混凝土构件
1、前言
随着人口的不断增加,住房、工业等建筑的需求也不断的增大。但社会老龄化的不断加剧,劳动力的丧失,传统的施工工艺已经不能满足需求,使得住房问题也是迫在眉睫。随着装配式混凝土结构施工工艺的突显优势和3D打印技术的不断成熟,将3D打印技术使用在建筑方面将有更加广阔的发展意义。
2、3D打印技术的概念
3D打印(3DP)是一种通过数字模型文件为基础,采用粉末状金属或塑料等可粘合材料,用连续的逐层叠加材料来构造生成三维实物的技术,又叫添加制造[1]。美国材料与试验协会把添加制造技术定义为:根据3D数学模型,运用电脑控制将材料一层层叠加,最终将电脑上的三维模型“打印”出实际物体,是大量制造方式往个性化制造方式转化的引领技术[2]。

图1 三维模型的分布示意图
3、3D打印技术的特点和优势
和传统的加工工艺相比较,其制造技术有以下特点:①不用刀具;②不用模具;③工装减少;④夹具减少;⑤生产周期缩短;⑥制造周期缩短;⑦能制造出高难度复杂结构;⑧材料利用率提高。
相比之下优势[3]体现在:①制造更加复杂的物体不需要增加成本。关于常规的创造工艺来讲,物体的外形越是繁杂,其制作本钱越是高。但是对于3D打印技术来说,制造一个复杂华丽的实体会比传统工艺更加的省时省力,进而可能不仅你增加原有的成本,还有可能降低制造原有物体的成本。②制作更加多样的物品时不需要增加成本。一台3D打印机和数字模型外加上一批新的原材料就可以制作出新的物品,省去了培训人才和购买新设备的成本。③不需要组装。其“打印”出来的物品直接是整齐的,省去了很多组装带来的人工费。在传统的工艺中,工人一般需要组装零件,并且产品的零部件越多需要的人工费和时间越多,此种方式可大大的提高生产效率。④设计空间不加以限制。往常的制作工艺往往受限于所利用的器材,而3D打印机能够冲破这些局限,开拓出广大的前景。⑤不占用空间,制造方便。和一般的建造工具相比较,其建造本领更强,3D打印机能够“打印”出比机器更大的物体,调试好后打印机可以无拘无束的挪动。因打印机所需要的空间更小,所以在比较高的生产空间内其更加适应家用和办公使用⑥节约资源,较少污染。和往常的制造工艺来说,3D打印技术生产产品的过程中产生的副产品更少,制造物体时浪费原材料的量将大大的降低。因此,其制造模式将会成为更加环保的生产方式。⑦不同的材料可以随机的组合。传统的施工工艺中,由于材料性质的不同,一般不能将不同的材料随便的组合在一起。但是随着多材料3D打印技术的发展,将不同性质的材料结合在一起成为可能。⑧精确的实体复制。3D打印技能将会加倍的升高实体世界和数字世界之间的分辨率改变,制作出更加精确地复制品。
4、3D打印技术在建筑上