智能制造網(wǎng)APP
智能制造網(wǎng)手機站
智能制造網(wǎng)小程序
智能制造網(wǎng)官微
智能制造網(wǎng)服務號
智能控制
機器人
儀器儀表
物聯(lián)網(wǎng)
3D打印
工業(yè)軟件
回放
回放
品牌
明基環(huán)保
3D打印是21世紀最偉大的技術進步和創(chuàng)新之一。2021年，其全球市場價值達到1.9億美元，預計到2030年將增至6.8億美元。影響這一增長的最大因素是人們對該行業(yè)產(chǎn)生的廢物的環(huán)保擔憂日益增加、使用該技術實現(xiàn)定制和架構靈活性的可能性以及快速創(chuàng)建模型和原型。
隨著該技術的不斷發(fā)展，采用和增長的可能性也在增加，到2028年，其復合年增長率(CAGR)預計將達到91.5%。
建筑業(yè)中的3D打印是什么？
3D建筑打印(3DCP或3DP)是指利用3D打印機制造建筑元素或整個結構的自動化過程。
然而，3DCP并不像我們習慣使用的傳統(tǒng)打印機那樣使用墨水，而是一層一層地打印建筑材料，這也是3DCP被稱為增材制造或增材建筑的原因。它既可以在現(xiàn)場進行，也可以在非現(xiàn)場進行。
3D打印如何在建筑領域發(fā)揮作用？
自20世紀80年代以來，3D打印技術曾多次受到質(zhì)疑。然而，由于該技術本身的改進，它已獲得更大的意義，該技術允許通過疊加連續(xù)的材料層來創(chuàng)建三維物體。這種建筑方法用途廣泛，可以幫助創(chuàng)建項目的特定組件，甚至可以創(chuàng)建各種類型的復雜結構，例如房屋或居住空間、辦公室、橋梁、墻壁、模塊化結構、加固模具、柱子、城市家具甚至裝飾元素。
在建筑行業(yè)，使這項技術發(fā)揮作用所需的大部分信息來自設計過程。由于該行業(yè)已經(jīng)在計算機輔助制造過程中擁有經(jīng)驗，并且BIM(建筑信息模型)在建筑行業(yè)繼續(xù)蓬勃發(fā)展，因此3D打印技術的集成并不復雜。使用CAD或BIM程序，3D打印機可以接收需要打印的內(nèi)容的信息，然后機器開始根據(jù)指示疊加材料層。這可以用各種材料來完成，最常見的是混凝土、土工聚合物、纖維和沙子的混合物。
根據(jù)ResearchandMarkets的一項研究，3D打印在過去十年中發(fā)展勢頭良好，預計到2028年其在建筑市場的價值將達到10.3億美元。這意味著2021年至2028年期間其復合年增長率將增長91.5%。
3D打印在建筑行業(yè)的好處
3D打印為建筑行業(yè)帶來了巨大的好處，它是一種幾乎涉及該行業(yè)價值鏈所有領域的解決方案。從對可持續(xù)性的貢獻、提高生產(chǎn)力到支持供應鏈挑戰(zhàn)，這項技術徹底改變了我們的建筑方式。
減少時間
采用傳統(tǒng)的施工方法，一個項目可能需要數(shù)月才能完成，大型項目通常比預期耗時長20%，成本超出初始預算80%。然而，3D打印可以將時間縮短70%，一個項目可以在幾小時或幾天內(nèi)完成，具體取決于其規(guī)模。因此，承包商可以承接更多項目，從而增加收入來源。
更具成本效益和可持續(xù)性
3D打印可以精確計算用于提升結構的材料量，從而減少施工現(xiàn)場產(chǎn)生的廢物60%。同樣，如果采購和后續(xù)存儲成本降低，材料采購也不會有剩余。
通過減少時間和成本，企業(yè)將看到這項技術帶來的好處呈指數(shù)級增長，這對需要項目和勞動力短缺的地方也有很大的幫助。通過3D打印機自動創(chuàng)建結構，企業(yè)可以看到勞動力成本減少高達80%。
更安全
美國職業(yè)安全與健康管理局(OSHA)報告稱，每年建筑工地上有十分之一的工人受傷，其中跌倒和與設備的錯誤接觸是主要原因。
3D打印為建筑業(yè)帶來的最重要的好處之一是現(xiàn)場員工的健康和安全。通過了解如何有效地使用打印機，工人可以更輕松地完成工作并減少現(xiàn)場傷害。
設計靈活性
設計的最后一刻的更改將不再是問題，也不會延遲施工過程。3D打印允許在開始打印結構之前自定義工作，從而消除了這些更改帶來的所有麻煩。
3D打印在建筑領域的機遇與挑戰(zhàn)
盡管隨著越來越多的企業(yè)投資3D打印技術，其在建筑領域的優(yōu)勢將不斷擴大，但實現(xiàn)市場上更廣泛地采用這種方法仍然是一個挑戰(zhàn)。
以下重點介紹了幾點，這些要點使這項技術在行業(yè)專業(yè)人士中更加流行，以及為什么大企業(yè)仍然對此持懷疑態(tài)度：
盡管3D打印本身在建筑方面更具成本效益，但所需機器的購置和操作成本仍然非常高，大企業(yè)仍然沒有大力投資。
該行業(yè)需要培養(yǎng)更多訓練有素的專業(yè)人員，使之能夠掌握3D打印背后的技術，并接受設計計算機模型、操作設備和提供適當維護的培訓。
建筑業(yè)需要更多的法規(guī)和立法來規(guī)范3D打印，以便為其在新建筑工地上的使用和實施帶來的好處提供明確的指導。
同樣，打印機的尺寸和開發(fā)也是一個挑戰(zhàn)，因為市場上出現(xiàn)的許多型號都將其用途限制在要打印結構的尺寸上。
此外，打印混合物的材料或配方是3D打印作為一種建筑方法脫穎而出的主要限制因素之一。打印材料必須具有所需的打印能力，才能從噴嘴中擠出，并且具有可構建性，才能保持其形狀并快速維持自身。
且，由于打印材料的時間有限，因此開放時間(即打印和可構建性在可接受的公差范圍內(nèi)保持一致的時間)成為主要挑戰(zhàn)。這一過程中的任何延遲都可能導致混凝土變硬并阻礙工作。
3D打印機的類型
機械臂
自動控制的打印機，允許自由移動和靈活安排多項任務。與其他3D打印方法相比，該臂能夠從多個角度進行打印，可以實現(xiàn)復雜的幾何形狀和曲線，并且可以打印更大的尺寸。
龍門系統(tǒng)
輪廓法標志著3D打印在建筑領域的開始。該過程將建筑材料沉積以形成3D模型，并創(chuàng)建具有光滑表面的大型結構。它與放置在建筑物地板周圍的軌道配合使用，這些軌道作為引導機械臂逐層應用混凝土的指南。
3D打印技術在建筑中的應用
方法
目前還沒有一種萬能的3D打印建筑技術。根據(jù)項目的具體情況，可以采用不同的打印方法。以下是最常見的方法：
擠壓：擠壓是最常見的3D打印技術，因為它幾乎可以在所有環(huán)境中使用。這種方法通常用于建模、原型設計和生產(chǎn)應用，通過安裝在機械臂、龍門系統(tǒng)或起重機上的一個或多個噴嘴來回分層材料來創(chuàng)建物體。
粉末粘接：與其他3D打印機構造方法相反，粉末粘接使用粉末狀原材料作為其主要成分。有兩種方法：粉末床噴射和粘合劑噴射。第一種方法的特點是使用激光逐層熔化所需物體上的灰塵顆粒，而涂層片則為每個新層添加更多材料。另一方面，粘合劑噴射使用打印頭在粉末打印床上沉積液體粘合劑。液體將粉末顆粒粘合在一起，形成所需物體的每一層。然后添加新的層，并逐層重復該過程。這種方法可以以更高的精度進行打印，并可以處理更復雜的打印。
噴涂：自主機器人在壓力下將建筑材料噴涂成所需的形狀，并逐層重復該過程。這種方法可以用混凝土填充結構空間，目前正在研究將其用于垂直和突出的應用，例如外墻或天花板裝飾。
材料
一旦選擇了3D打印施工方法，就該選擇要使用的材料了。建筑3D打印的最新進展增加了可用的不同材料的數(shù)量。所選材料應取決于相關項目的類型，但最常用的材料是：
專有混凝土混合物；
砂漿；
塑料；
金屬；
當?shù)靥烊徊牧?石頭、沙子、泥土、稻米廢料等)。
全球建筑業(yè)的3D打印
對建筑和更好基礎設施的需求正在增長，尤其是在大城市。1800年，只有3%的人口居住在城市地區(qū)；到1900年，居住在城市的總人口增加到15%；而如今，居住在城市地區(qū)的人口已達到55%。世界經(jīng)濟論壇預測，到2050年，三分之二的人口將居住在大城市。
全球范圍內(nèi)，有許多政府措施鼓勵在建筑中實施3D打印。許多城市都在競相爭取勝利，迪拜是其中的佼佼者，到2030年，迪拜25%的建筑必須采用3D打印技術建造。
這項技術在全球的情況如何？
美國
美國是第一個在建筑領域投資3D打印技術的國家，并且在北美地區(qū)3D打印項目數(shù)量上處于領先地位。
美國海軍和美國國家航空航天局等大型組織都參與了北美的項目。
墨西哥是拉美地區(qū)項目最多的國家。
歐洲
其開發(fā)項目數(shù)量位居全球首位，其中荷蘭是研發(fā)(R&D)的主要節(jié)點。
近年來，法國、德國、西班牙、英國和意大利的地位日益突出。
大學在建筑3D打印研發(fā)工作中發(fā)揮著重要作用，并與企業(yè)一起參與其實施。
它們提高了環(huán)境效益和可持續(xù)效益。
亞洲和中東
2020年，建筑3D打印市場的38%份額來自亞太地區(qū)，這主要是因為該地區(qū)該領域的機遇豐厚。
迪拜政府僅使用3D打印就建造了世界上最大的政府大樓，該政府承諾到2030年25%的新建筑將采用該技術建造。
中國是該技術開發(fā)的先驅(qū)，但近年來其他國家也紛紛效仿，日本成為該技術開發(fā)和實施最有前景的國家之一。
大多數(shù)項目都被認為是商業(yè)性的，大學在技術發(fā)展中變得越來越重要。
除了房屋，還打印其他結構和原型，例如橋梁。
原標題：什么是3D建筑打??？一文讀懂！
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
智能制造網(wǎng)APP
智能制造網(wǎng)小程序
微信公眾號
