建筑3D打印有望成為建筑業未來發展方向

2019-12-09 14:03:13

  ■袁嵐

  建筑3D打印是利用工業機器人逐層重復鋪設材料層,構建自由形式建筑結構的新興技術。這種工藝原理叫做增材制造,通過逐層累積最終形成一個成品。其構成和傳統打印機基本一樣,都是由控制組件、機械組件、打印頭、耗材和介質等架構組成。根據電腦上設計的完整三維模型數據,通過一個運行程序將材料分層打印輸出并逐層疊加,最終將計算機上的三維模型變為建筑實物。

  多年前,當3D打印第一次進入人們的視野時,人們充滿了好奇,認為3D打印只存在于高新科技領域,幻想著有一天它能為老百姓的生活所用。隨著技術的日益完善,3D打印成功應用于建筑行業,建筑3D打印實物呈現在了世人面前。當全球各地陸續爆出3D打印房屋的消息時,人們不由得向往起了未來的居住場景;當河北工業大學實驗性地運用混凝土3D打印技術打印了仿古趙州橋并投入使用后,人們發現夢想已變為現實。

  3D打印技術作為先進制造業的重要組成部分,國家對其發展高度重視,先后出臺了各項政策。2012年,國務院發布了《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》,將智能制造裝備列為20個重大工程之一;2013年,科技部發布《國家高技術研究發展計劃及國家科技支撐計劃制造領域2014年度備選項目征集指南》,首次明確將3D打印技術發展列入其中;2015年,工信部發布《國家增材制造產業發展推進計劃(2015-2016年)》,首次將3D打印產業發展上升到國家戰略層面,對3D產業的發展作出了整體計劃;同年5月,國務院正式印發《中國制造2025》,在這份被認為中國版的“工業4.0”發展規劃中,3D打印(增材制造)作為代表性的新興技術占有重要位置,在全文中共出現6次,貫穿于背景介紹、國家制造業創新能力提升、信息化與工業化深度融合、重點領域突破發展等重要段落,并融入于推動智能制造的主線。

  到2016年,初步建立較為完善的增材制造產業體系,整體技術水平保持與國際同步,在航空航天等直接制造領域達到國際先進水平,在國際市場上占有較大的市場份額。2017年,國家發改委發布的《重大技術裝備關鍵技術產業化實施方案》要求,由骨干企業牽頭,聯合相關單位,研制工業級鑄造3D打印設備,滿足大型發動機、航天航空等領域黑色及鋁合金鑄件的需求,這表明3D打印設備在產業發展中的作用越來越重要。2018年,國家知識產權局發布《知識產權重點支持產業目錄(2018年本)》,將3D打印材料列入先進結構材料項目,作為知識產權重點支持產業。

  在國家政策的大力支持下,我國的3D打印技術得到了快速的發展。

  對于建筑行業而言,3D打印、智能道路、自修復混凝土、透明鋁、智能磚等新技術將改變未來建筑業的發展方向,而3D打印技術無疑是其中最耀眼的一顆新星。

  建筑3D打印憑借節省人力、成本低、速度快、對環境影響小等優點迅速得到行業的認可,但存在的一些問題仍不容忽視,要對內部結構、綜合強度、剛度、防火性、使用年限等多方面進行綜合考量,健全行業標準更是迫在眉睫,這些都讓建筑3D打印技術的大規模普及與應用還有很長的路要走。

  建筑3D打印目前只能打印簡單的、個性化的建筑,如小型景觀建筑、參觀模型、安居工程等。因此,現階段建筑3D打印不可能完全取代傳統建筑,只能作為輔助性的建筑方式,在技術推進產業升級和改造方面是一個比較好的發展思路。

  責編:張文齋 審核:王怡潔


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