这种实质增长最直观的表现,即是3D打印技术近年来更频繁的应用于如医学、制造、建造等行业领域,技术研发与市场应用真正开始融合。但需要注意的是,实质增长期并非最终的技术成熟期,个案技术示范成果不代表技术具备广泛应用性条件。如此次中建二局打造的“原位3D打印双层示范建筑”,仅是中建股份技术中心和中建二局华南公司联合立项课题《建筑 3D打印技术研究与应用示范》的展示工程,距离3D打印技术真正广泛应用于建筑施工领域,我们还有很长的路要走。
1、3D打印建筑技术的主要优势作为一项高新制造技术,3D打印建筑技术相较传统建造技术工艺,在资源与成本消耗、建筑施工效率、人力节省、资源环保等方面有着明显技术优势:1、机械化程度高,施工速度快,降低成本。如此次中建二局应用3D打印技术建造的双层示范建筑,净耗时不到60小时,高机械化3D打印技术能够有效减少建设时长,缩短工期,减少成本。
2、无模板施工, 资源消耗少。相较于传统施工工艺,3D打印建筑无需模板施工,且一次成型,一方面减少资源消耗,一方面避免因返工和因尺寸差别而导致的资源浪费。3、劳动强度低, 节省人工。3D打印建筑的机械化程度很高,相继常规建筑施工可以减少一半的人工消耗。4、施工过程安全、清洁。目前,3D打印建筑采用的材料为新型混凝土材料,减少了常规施工中出现的扬尘、施工噪音污染。
5、设计自由, 精确建造。3D打印技术的特点之一即是高机械化精确操作,这为建筑师的设计工作提供了更大的空间与更好的条件,借助CAD软件,通过3D打印,实现各种复杂、创意设计。2、理性认知3D打印建筑的瓶颈难点上述技术优势的实现,其前提条件是拥有相对成熟的技术配套措施。如由于3D打印建筑一次成型,无需模板施工,不会因返工和尺寸差别导致资源浪费,那么这客观上就要求3D打印设备具备较高的技术精度;再如节省人工一项,相对于常规施工,3D打印的确降低了对施工人数的要求,但对施工人员的技术能力却有着更高要求。
除此之外,目前3D打印技术在建筑领域的应用瓶颈,主要在于材料与设备两大方面。材料问题“材料问题”可谓是影响3D打印技术在建筑市场应用中的关键性问题。同常规建筑施工一样,3D打印建筑的打印材料也主要为混凝土,但不同的是,3D打印建筑所用混凝土材料有着更专业复杂的材料要求。1、可挤出性:材料能够在输送系统中顺利流动,并能从喷嘴中连续均匀地挤出。
2、可建造性:材料能够形成自支持,即材料可自由堆积成型,有足够的强度去支撑上一层材料,在打印过程中,如果材料的承载力不足则会发生较大的塑性变形,甚至发生塑性坍塌。3、粘结性与强度性:打印的材料层间要具有足够粘结力,同时,打印材料本身要能够达到较高的强度,特别是早期强度。这些特点要求,决定了3D打印建筑需要一种全新的混凝土材料,这在客观上需要经历一个“技术研发-技术应用-技术突破-成本降低”的周期过程。