“构建未来：探索 3D 打印在建筑领域的潜力”
从计算机辅助数字文件制造三维实体产品被称为 3D 打印，也称为增材制造。
起初，“3D 打印”一词指的是使用喷墨打印机头将粘合剂材料逐层沉积到粉末床上的过程。但是，该定义现在包含更广泛的增材制造工艺，包括选择性激光熔化和电子束增材制造。
早在 20 世纪 80 年代，日本发明家小玉秀男就开发了两种用于创建三维塑料模型的增材技术，这催生了增材制造的想法。他使用光固化热固性聚合物创建了 3D 打印结构。
访问示例报告（包括图表和数字）： https://univdatos.com/report/3d-printing-filament-material-market/get-a-free-sample-form.php?product_id=35768
什么是 3D 打印机？
简而言之，3D 打印机采用由 3D 技术驱动的 CAD（计算机辅助设计），以使用各种材料（包括熔融塑料、粉末和混凝土）来生产 3D 项目。可以使用各种 3D 打印机来创建 3D 打印房屋，这些打印机的大小和设计范围从适合放在桌面上的小型建筑模型到大型设备都有。3D 打印机有三种基本类别，它们的工作方式略有不同。
3D 打印机的类型
· 立体光刻 (SLA) 打印机 – 使用立体光刻 (SLA) 技术的 3D 打印机可以将液态树脂转化为塑料。
· 选择性激光烧结 (SLS) 打印机 – SLS 打印机（选择性激光烧结）：这些打印机使用激光将聚合物粉末颗粒烧结成固体结构。
· 熔融沉积建模 (FDM) 打印机 – 这些打印机通过从加热的喷嘴释放熔融的热塑性长丝来创建分层事物。这种 3D 构造方法是这些打印机最常采用的地方。
3D 打印如何应用于建筑行业？
自 20 世纪 80 年代以来，人们对 3D 打印技术提出了几个问题。然而，该方法本身的进步使其具有越来越重要的意义，该方法能够通过叠加连续的材料层来构建三维物体。这种建造方法非常灵活，可用于建造特定的项目元素以及各种复杂的整体结构，包括房屋或居住空间、办公室、桥梁、墙壁、模块化结构、加固模具、柱子、城市家具，甚至装饰元素。
在施工中实施该技术所需知识的很大一部分来自设计阶段。由于该行业已经拥有计算机辅助制造方面的专业知识，并且 BIM（建筑信息模型）在建筑行业蓬勃发展，因此集成 3D 打印技术的难度有所降低。3D 打印机从 CAD 或 BIM 程序获取必要的信息，机器开始按照信号叠加材料层。这可以使用多种材料来完成，其中最流行的是沙子、纤维、地质聚合物和混凝土的混合物。
根据 Research and Markets 的一项调查，3D 打印在过去十年中取得了积极的进展，预计到 2028 年，其在建筑行业的市场价值将达到 1,034,096.7 千美元。这使得其从 2021 年到 2028 年的复合年增长率提高了 91.5%。
全球建筑领域中的 3D 打印
人们对建筑和更好的基础设施的需求越来越大，尤其是在大城市中。与 1800 年只有 3% 的人口居住在城市相比，到 1900 年，居住在城市的人口增加了 15%。世界经济论坛预测，到 2050 年，世界人口的三分之二将居住在主要城市，高于目前的 55%。
目前，全球范围内正在建设许多支持使用 3D 打印的政府计划。迪拜就是选择在该领域领先的城市之一，到 2030 年，该市必须使用 3D 打印技术建造 25% 的建筑物。
图表 1
图表 2
建筑领域 3D 打印的可用技术
机器人手臂挤出机
机器人手臂挤出机是目前市场上流行的 3D 打印技术。这种技术被称为轮廓工艺。它的功能类似于桌面 FDM 3D 打印机。导轨以一种模式设置，允许机器人手臂逐层穿过它们，同时挤出从喷嘴出来的混凝土。这种 3D 打印 XL 建筑物的方法是最流行的。
用沙子 3D 打印
像 SLS（选择性激光烧结）和 Jet Fusion 这样的工业 3D 打印工艺与此处解释的 3D 程序类似。意大利建筑师 Enrico Dini 是第一个用他的 D-Shape 3D 打印机对其进行测试的人。在使用粘合剂固化建筑物的形状之前，机器会在表面涂上一层沙粉。这与金属 3D 打印机的操作类似。
金属技术
荷兰初创公司 MX3D 开发了 WAAM（电弧增材制造），用于桥梁等受力更大的结构。该公司将工业机器人和焊接机结合在一起，结果是一款 3D 打印机，该打印机运行在专门为此任务创建的软件上。该机器人具有 6 轴配置，用于 3D 打印金属结构。
3D 打印用于建筑的优势
· 增强的设计灵活性 – 复杂设计的创建是 3D 打印可以解决的重大建筑难题。能够被编程来执行复杂和困难设计的计算机程序被建筑 3D 打印机使用。
· 适应 BIM – BIM 通过使用 3D 技术，建筑信息建模改变了建筑设计。它在实际建造之前显示了巨型建筑物和结构的图像。通过与 BIM 集成并以几乎完美的精度执行复杂设计，建筑 3D 打印可以推进这一突破。
· 减少人为错误 – 3D 打印的基础是免受人为影响的预编程自动化操作。这从根本上消除了人为造成的错误。此外，3D 打印机不需要太多的人工监督。
· 帮助绿色建筑施工 – 最流行的建筑类型正在迅速转向绿色建筑。由于人们对气候变化的认识不断提高，建筑公司已经开始使用绿色建筑方法。通过使用废弃的和再利用的建筑材料来生产 3D 打印结构，3D 打印机可以在这项工作中发挥重要作用。
3D 打印建筑的缺点
· 高功耗 – 3D 打印机比任何其他传统建筑技术消耗更多的电力。除了以如此高的容量发电对环境造成的成本外，满足如此大的电力需求也很昂贵。
· 3D 打印机价格昂贵 – 现在使用 3D 打印在经济上是不可行的，因为该技术仍处于起步阶段。为建筑结构建立 3D 打印设施所需的初始投资很大，并且以其目前的配置，在主要建筑行业中实施成本太高。
· 材料稀缺 – 常规建筑用品不能与 3D 打印机一起使用。3D 打印机需要专门的材料，这些材料尚未得到广泛使用。由于材料的稀缺性导致成本大幅增加以及昂贵的打印机，因此使用它进行大规模建筑是不可行的。
建筑领域中 3D 打印的市场规模
1. 莫斯科的 3D 打印家庭住宅
美国科技公司 Apis Cor 在莫斯科建造了一座 3D 打印房屋。这座房子是同类产品中第一个在房屋建造中使用自动化的房子，并且与任何其他混凝土结构相同。总建造成本不到 10,000 美元。
2. 迪拜世界上最大的 3D 打印建筑
最近，中东，尤其是在阿联酋，出现了新的技术进步。《吉尼斯世界纪录大全》已经证实了阿联酋塔楼建筑群是世界上最大的 3D 打印建筑的说法，延续了 3D 打印的这一趋势。这座两层建筑由 Apis Cor 建造，占地面积 640 平方米，高度 9.5 米。
3. 北美和加勒比海地区的 3D 打印房屋
全球社区和非营利组织正在采用混凝土 3D 打印技术来解决经济适用房危机。例如，非营利组织 New Story 在创纪录的 24 小时内建造了墨西哥第一座 3D 打印房屋。从那时起，该公司已经建造了拥有 2,000 栋房屋的社区，所有房屋都是使用 3D 打印建筑技术建造的。
未来
世界各地越来越多的项目表明，3D 打印结构有可能成为一项革命性的、改变行业的科技，它将解决目前困扰建筑行业的几个问题。雄心壮志是巨大的；例如，到 2030 年，迪拜预计将有 25% 的新结构采用 3D 打印。可以肯定地说，3D 打印在建筑行业的应用前景广阔。
结论
尽管 3D 打印仍然存在许多长期存在的问题，但建筑行业已经准备好进行创新。传统的施工方法可能效率低下、成本高昂、耗时且对环境有害。由于 3D 打印的准确性、速度和可靠性，土木工程师有许多机会来解决这些挑战，并可能使设计和建造可居住的结构变得更容易和更经济实惠。
作者：Sonu Kumar Sah
如需了解更多详情，请联系：
UnivDatos Market Insights
C80B, Sector-8, Noida,
Uttar Pradesh 201301
有关销售相关问题的查询，请通过以下方式与我们联系 [email protected]