摘要：技术改变生活，技术提高效率，技术创造价值。随着科学技术的进步，越来越多的新技术，新工艺和新材料正在应用于建筑工程领域，极大地提高了工程建设的质量和效率。3D打印技术是技术发展的产物。自成立以来，一直引起人们的关注，受到社会各界的广泛关注。印刷食品、印刷机零件甚至印刷手枪都是例子。3D印刷技术已进入牙科、珠宝和医疗行业。人们希望使用3D打印等先进制造技术来快速制造产品，从而提高执行任务的速度并降低成本。3D打印技术的未来应用将越来越广泛。今天，也有建筑工程师将这一技术应用于建筑领域并取得了一些成果。本文基于3D打印技术的原理，就3D打印技术在建筑工程领域的应用及其发展前景进行探讨。
关键词：3D打印技术；建筑工程；施工管理；建设应用
一、3D打印技术的概念与优点
（一）3D打印技术概念
3D打印是一种快速成型的技术。它是一种基于三维设计软件数据并使用液体、粉末和其他粘合材料逐层积累构建物体的技术。3D打印技术的发展和成熟，具有周期短、成本低、操作简单、精度高的特点，是第三次工业革命的重要标志之一。
（二）3D打印技术在建筑业应用优点
1.基于施工层面
根据图纸和相关数据，可以制造建筑墙体和地板，大大节省施工时间。从设计文件中获得各种指导和工作要求操作员具有低水平的操作技能。另一方面，降低劳动力成本，最大限度地降低了经营者对产品质量的影响；避免施工现场存在安全隐患，保护操作人员的人身安全，减少事故和人员伤亡。
2.基于经济层面
所需材料可以在当地采购，大大节省了施工的运输成本；零部件的一体化生产不仅缩短了制造时间，节省了人力成本，而且降低了采购和运输成本；只需要更换设计文件和印刷材料就可以生产不同的零件。
3.基于材料层面
3D打印技术可以打印出高成本的曲线建筑；遵循电脑程序，比手工更准确，产品质量得到保证；印刷过程基于精确的几何计算，采用坚固耐用的材质，质量有保证；墙壁是空心的，与钢筋混凝土实心墙相比，3D打印的建筑物要轻得多。
4.基于环保层面
原材料可以来自建筑垃圾、工业废弃物，实现节能环保、资源再生和环境改善的目标；干法施工可以避免施工扬尘和噪音的影响，生产过程中产生的废气、液体等有害物质含量低，减少材料浪费和污水排水；印刷过程几乎没有噪音和大的振动。
二、3D打印技术的发展与技术原理
3D打印技术最早起源与美国，80年代后期，3D打印技术有了根本性的发展，1988年发明了分成实体制造，1989年发明了粉末激光烧结技术，1992年发明了熔融沉积制造技术，1993年在麻省理工大学发明了3D打印技术。1994年德国公司EOS推出了EOSINT选择性激光烧结设备，1996年，3DSystems公司使用喷墨打印技术制造出其第一台3D打印机――Actua2100；近年来出现的新型打印机包括压电喷墨式、气动式、电动式、电流体动力喷式和混合式等5种3D打印机，而现在正在发展的大众化3D打印机包括工程设计用、简易实验用、学生学习用和家用等4种3D打印机。
3D打印技术也称为三维打印技术或快速成型技术，将一维打印添加到普通的二维打印中以形成三维物体。其工作原理基于数字模型文件，即需要在计算机上建模，并使用特殊的蜡质材料、金属粉末或塑料等来粘合可以分层打印以形成三维物体的材料。这种设备称为3D打印机。成型方法也各不相同。传统上，有喷墨粘稠粉末（3DP）和熔融挤出（FDM）。近年来出现的新型打印机包括压电喷墨、气动、电动和电流体、动力注射式和混合式等方法，但无论采用何种成型方法，都是采用原材料层法来形成3D物体。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这种印刷实体法比传统技术更加方便快捷，绿色节能。
三、3D打印技术在建筑领域的应用
（一）建筑设计领域应用
3D打印实际上是快速成型技术的应用。快速成型技术是一种具有代表性的特殊加工技术。它是数控、机械CAD / CAM技术、激光加工、新材料科学等新技术的结合体。由于3D打印产品（从2D到3D）具有非常强的可塑性，3D打印可以精确到600 dpi，每层厚度为0.01 mm，并且几乎可以轻松打印任何复杂的结构，因此许多架构师都使用该技术进行建筑和市政布局模型、工业设计的快速成型。
（二）建筑市场开发应用
1.建设方案初始设计阶段
我们知道通过看2D图想象3D空间确实比较困难，而且它需要大量的空间想象力。3D打印模型在这一点上不仅非常有用，而且能够根据各方的意见随时有效地传达想法和改变。例如，在大型建筑群的开发初期，例如一个城市综合体和一个交通综合体，有必要研究这些综合体在完成后如何影响周围建筑物和城市空间。最好和最有效的方法是给出一个模型来显示完成情况。3D打印机在这方面有很大的优势。
2.建设提交方案成果阶段
建筑工程每个设计阶段的任务终将形成一个连贯一致的设计，包括方案、成本、准则等所需要求。如果用3D模型完成空间、环境设计，就相当一个缩微版的建筑与环境原型再现，必然会得到建设方和公众的接受，也可避免因为设计者的疏忽造成的失败建筑。
3.项目技术设计和营造阶段
随着建筑项目的开展，3D打印模型的辅助设计功能也随着改变，转向项目的技术设计和细部处理、风格展现，比如内饰、外饰的材料、风格、空间内部的陈设和装饰物品，使之更加深化细致。
4.建设项目成果展示
3D打印模型不仅是设计过程和项目施工过程中所用的工具，也可作最终展示。设想在一间设计公司的展厅内，陈列着这家公司完成的许多项目缩微模型，他们就是窗外真实城市景观的真实再现，这些模型就能赢得潜在客户的信任，给设计者带来新的收益机会。
（三）在制造实体建筑方面的应用
那就是使用3D打印技术来建造房屋。使用的方法是分段印刷组装方法，即建筑模块化，在工厂印刷每件作品，最后在现场进行组装。与传统民居建筑类似，印前必须先铺设地基；然后，打印机根据附图打印壁结构，同时为“梁”和“支柱”预留空间；最后，将钢材放入预留的空间并浇筑混凝土。在墙体的中空部分填充隔热材料。中国也有这种印刷实体建筑的情况。从视觉上看，这些3D打印房屋与普通房屋有着明显的区别：它们的墙体有着类似雕饰的纹路，或横向或纵向，而整体效果宛如制作奶油蛋糕时挤出的奶油被一层一层堆叠起来。
四、结语
作为第三次工业革命的代表性技术之一，3D打印技术受到了建筑界的越来越多的关注。3D打印技术的未来发展将体现精确性，智能化和泛化化的主要趋势。随着信息技术，控制技术和材料技术的进一步发展，制约3D打印技术发展的瓶颈将逐一解决。3D打印技术也将推向更高的应用水平。
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[4]黄小江，赖斯艺，郑钊杰，彭伟标.3D打印技术在建筑工程建设中的实践[J].价值工程，2015，34（36）：176-177.
论文作者:党雨诚
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/21
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