3D打印是快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
在建筑行业,3D打印的过程一般由设计师和结构师来操作。工作人员根据CAD等建模软件所得出三维模型数据,通过一个运行程序将材料分层打印输出并逐层叠加,最终将计算机上的三维模型变为建筑实物。
一个房子或者一群房子。即使每幢建筑形态各异,都可以通过一个运行程序来自动构建。最终将计算机上的三维模型变为建筑实物。
近年来,随着中国政府大力支持推动该行业的发展,中国已成为亚洲 3D 打印增长背后的主力军。本文将就 3D 打印如何为中国的建筑行业提供新的可能性进行几点讨论。
3D打印的优点和缺点
3D打印建筑最明显的优点之一是速度快。建造一座500平方英尺(约46.45平方米)的单层住宅只需要24小时的打印时间。
然而不仅仅是节约时间:3D打印建筑也减少了浪费。
一般来说,一个典型的住宅建筑工地会产生4吨左右的垃圾。 由于传统地坪施工中使用的混凝土是均匀涂抹的,因此无论在特定区域是否需要结构支撑,都会浪费大约一半的混凝土。 这对环境尤其有害,因为水泥作为混凝土的主要成分,约占我们二氧化碳排放量的 7%。 相比之下,3D 打印机可以非常精确地改变结构的厚度,只在真正需要的地方使用混凝土。 这个过程称为拓扑优化。
打印结构的数字化是 3D 打印的另一个优势。 这意味着计算机上呈现的设计可以直接转换为打印机指令。 这消除了将设计转换成图纸的需要,从而减少了不必要的错误和麻烦,节省了成本并减少了延误。 数字化还有一个额外的好处,那就是它消除了设计创意的障碍。 建筑师可以以较低的成本提供定制或半定制的设计,而无需费心培训他人来执行计划。
尽管如此,与普通的3D打印技术相比,混凝土的3D打印技术难度更大。 首先,要保证混凝土在打印过程中能够顺畅流动,这样才能顺利进出打印机,不会堵塞。 其次,从打印机挤出的混凝土必须能够快速硬化并变得足够坚固以承受后续层。 在满足上述要求的基础上,还需要使这些层之间达到足够的附着力。
此外,3D混凝土打印还需要克服露天环境(工作)中的一系列挑战,因为环境灰尘、湿度、水分、温度等都是影响混凝土性能的变量,所以这些影响因素必须被精准控制。