3d打印在建筑行業(yè)的優(yōu)勢(shì)
在建筑行業(yè),3D打印技術(shù)順應(yīng)產(chǎn)業(yè)革命的發(fā)展,將使大規(guī)模的個(gè)性化生產(chǎn)成為可能,逐步實(shí)現(xiàn)快速建造和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),并會(huì)創(chuàng)造出大量的傳統(tǒng)工藝無法生產(chǎn)的新型材料,這將會(huì)帶來全球制造業(yè)經(jīng)濟(jì)的重大變革。
3D打印建筑是利用工業(yè)機(jī)器人逐層重復(fù)鋪設(shè)材料層構(gòu)建自由形式的建筑結(jié)構(gòu)的新興技術(shù),這種工藝原理叫做增材制造,通過逐層累積最終形成一個(gè)成品。其構(gòu)成和傳統(tǒng)打印機(jī)基本一樣,都是由控制組件、機(jī)械組件、打印頭、耗材和介質(zhì)等架構(gòu)組成的。根據(jù)電腦上設(shè)計(jì)的完整的三維模型數(shù)據(jù),通過一個(gè)運(yùn)行程序?qū)⒉牧戏謱哟蛴≥敵霾⒅饘盈B加,最終將計(jì)算機(jī)上的三維模型變?yōu)榻ㄖ?shí)物。一個(gè)房子或者一群房子,即使每幢建筑形態(tài)各異,都可以通過一個(gè)運(yùn)行程序來自動(dòng)構(gòu)建。
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與傳統(tǒng)施工工藝相比,3D建筑打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要有:
1.施工速度至少要快10倍,且建筑類型、復(fù)雜性等因素不會(huì)增加建設(shè)成本;
2.由于全程由電腦程序操控,直接基于CAD設(shè)計(jì)等的施工建造只產(chǎn)生5~10mm的誤差,該技術(shù)允許的精度和設(shè)計(jì)自由性在過去聞所未聞,建筑師和工人間的問題將不再阻礙建筑師所要表達(dá)的設(shè)計(jì)想法;
3.不需要模板,定制型強(qiáng),可塑性好,可打印出任何細(xì)節(jié)特點(diǎn)與復(fù)雜曲面、管道等;
4.可以使消費(fèi)者根據(jù)自己的需求量身定制產(chǎn)品;
5.無需人工干預(yù)意味著建筑行業(yè)傷亡事故風(fēng)險(xiǎn)的大幅減少,大量節(jié)省人員勞工,且用于建筑施工的安全措施費(fèi)降低;
6.可以就地取材,極大節(jié)省建造的運(yùn)輸成本;
7.由于是整體結(jié)構(gòu)成形,建筑抗震性能大大增強(qiáng);
8.可以適應(yīng)惡劣環(huán)境,如在高原、雪山、沙漠、海洋、甚至地外星球等人為施工條件極其惡劣的環(huán)境下進(jìn)行施工建造;
9.可以運(yùn)用于古文物保護(hù)中,精準(zhǔn)恢復(fù)古建筑的殘損、遺失部分;
10.可以降低建筑粉塵污染,減少霧霾,保護(hù)環(huán)境實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保。
綜上所述,雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)3D打印材料有了一定的探索并基于材料特性摸索了相應(yīng)的打印模式,但是在適應(yīng)多元材料的打印設(shè)備系統(tǒng)和工藝流程系統(tǒng)的研究上顯得較弱,都是各成一家,缺少交流和融合。如Enrico Dini對(duì)細(xì)沙和鎂基膠的運(yùn)用,是基于膠凝材料和細(xì)骨料混合硬化的的快速成型原理,也因此探索出能夠打印復(fù)雜形體的D-Shape打印設(shè)備。BehrokhKhoshnevis在混凝土配方材料的快速成型打印技術(shù)上研究較多,并探索了多種適合混凝土打印機(jī)的屋蓋形狀。其他基于塑料或纖維材料而產(chǎn)生的打印工藝又各不相同,不同材料衍生的不同工藝直接的配合與融合的過程還有待研究。 其次,國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究建筑3D打印已經(jīng)進(jìn)入較快的發(fā)展階段,研究的初步成果較多,但是缺乏系統(tǒng)、完善的方法體系?,F(xiàn)在全世界采用3D打印技術(shù)已完成實(shí)際建設(shè)的項(xiàng)目更是少之又少。
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