3D打印建築和傳統建築方式相比，無論是在人力物力還是進度等方面都有很明顯的優勢，下面是小編蒐集的一篇寫個論文範文，供大家閱讀參考。
引言
在上世紀80年代，美國人發明了讓人歎爲觀止的3D打印技術。隨着該技術在全球範圍的推廣，許多國家都憑藉這項技術創造出巨大的經濟效益。3D打印技術被認爲是“第三次工業革命”的技術代表，到目前爲止，該技術在衆多領域的應用均較爲廣泛，然而在建築領域確是嶄露頭角，究其原因，發現最主要的原因是目前適用於當前技術的建築材料種類太少，而材料又是決定3D打印技術發展的基礎，因此，如何突破材料對3D打印技術制約的瓶頸，以推動3D打印材料發展顯得至關重要。
本文在查閱大量文獻的基礎上，分別從3D打印技術的概念、建築材料的選用等方面進行介紹，以3D打印技術爲出發點，介紹3D打印在建築材料領域的發展現狀，並結合對3D打印建築材料的認識與存在的問題，展望3D打印技術在建築材料領域未來的前景與研究趨勢。
1、3D打印技術簡介(3Dprintingtechnology)
3D打印技術不同於傳統的打印技術，在該技術中往往以數字模型檔案作爲它的基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，透過噴嘴將材料擠出，經過逐層打印的方式來構造物體。之所以稱其爲3D打印，是因爲其參照了打印機的技術原理，加工過程與傳統的噴墨打印十分相似。與傳統打印不同的是，傳統打印機用打印油墨實現打印，而3D打印用的是真正的各種原材料。
3D打印最早於20世紀90年代中期出現，但由於技術和成本的影響，這一技術並沒有取得長足的進步和發展。隨着科技水平的不斷提高，時代變遷和發展，邊緣技術的完善，3D技術取得了明顯的進步，從新世紀伊始，我國3D打印的專利數量快速增長，表明我國的3D打印技術正處於極具前景的快速發展時期。目前，我國的3D打印技術雖然學術水平較高，但存在應用較少的問題，原材料的制約是限制3D打印產業化發展的一重要原因。
2、適用於3D打印的建築材料(Buildingmaterialsfor3Dprinting)
建築業發展至今，所應用到的建築材料有成千上萬種，但是適用於3D打印技術的建築材料卻屈指可數。目前3D打印建築所採用的材料還不成熟，結合國內外現狀，荷蘭透過實驗研究發現，塑料和樹脂類材料可以應用於3D打印機上;美國則在選用3D打印材料上，將目光投向了樹脂砂漿類，粘土類和混凝土類等材料，透過一定的技術處理也成功的應用在了3D打印機上[1].我國最典型的應用是在上海，選擇建築廢料作爲材料，透過一系列技術加工，粉碎磨細，加纖維、水泥及有機粘合劑等，做成“油墨”,從而應用於3D打印機上。
2.1GRG材料
所謂GRG材料[2],這裏指的是透過採用GRG專用石膏，也就是人們常說的超細結晶石膏爲基料，將具有專用連續剛性的增強玻璃纖維和它混合製成的產品材料，這種材料目前主要專注於製作異形產品。具有不變形、質量輕、強度高、會呼吸、防火、環保、聲學效果好、加工週期短等特點。一般應用於劇院、報告廳、會展中心、體育場等工程項目，上海世博中心2600人大會堂就是透過這種GRG產品建造的。
2.2混凝土類材料
透過將國內外現狀作對比，發現混凝土類材料無論是在傳統建築生產還是新型3D技術領域裏，都是主要使用材料之一。由於混凝土類材料具有較高的可塑性，在打印過程中無需支模，其工作過程是在電腦控制下將配置好的混凝土透過噴頭擠出進行打印得到混凝土構件。目前，混凝土類材料結合“輪廓工藝”,在3D打印建築領域得到較多的應用。
此外，隨着材料科學和現代電子資訊技術的迅速發展，3D打印建築材料的智能化開發也成爲業界關注的焦點。這種材料融入了資訊科學的內容，把感知、尋優和控制驅動等技術進行融合滲透，使得3D打印技術在建築領域做到材料結構與智能一體化，同時具備多種完善的仿生功能，從而使打印建築物達到適應環境、調節環境、材料和結構健康狀況的自診斷和自修復等智能化。
3、實例應用(Caseapplication)
3D打印技術自20世紀90年代出現以來，已在各領域得到迅速發展。在建築領域，結合相關的建築材料，國內外也出現了很多比較典型的實例。
在國外，美國加州大學教授比赫洛克·霍什內維斯提出的“輪廓工藝”可以在不到20小時的時間內建造一棟面積2500平方英尺的建築。輪廓工藝的特點在於它不需要使用模具，打印機打印出來的建築物輪廓將成爲建築物的一部分，研發者認爲這樣將會大大提升建築效率。美國明尼蘇達洲一個名叫AndreyRudenko的承包商用3D打印機打印出了一座城堡。由於建築面積比較大，設計人員在打印時對建築進行分割，分成各個部分逐一進行打印，然後組裝成型。意大利發明家恩裏克·迪尼發明了D型工藝打印機[3],其底部有數百個噴嘴，可噴射出鎂質黏合物，在黏合物上噴撒砂子可逐漸鑄成石質固體，透過一層層黏合物和砂子的結合，最終形成石質建築物。目前，已成功建造出內曲線、分割體、導管和中空柱等建築結構。在國內，上海盈創建築科技有限公司自主研發了3D打印設備、打印油墨和連續打印技術，利用建築物廢料加上水泥、纖維、有機黏合劑等製作的“油墨”進行逐層噴射、循環打印、快速凝固成型，從而打印房屋。盈創公司開發使用的這臺3D打印機，打印出堅固的預製件結構可以用作搭建小型建築。用於打印結構件的材料將工業廢料、建築殘渣以及高標號的水泥進行了混合，並用玻璃纖維進行了加固。之前打印出的房屋結構件，運到現場後，由工人現場安裝，對於窗戶和管路等部分，軟件會預留相應位置，建築安裝到位後可以加裝這些部分。2014年3月盈創公司運用該技術在上海青浦打印出了10棟200平的實體房屋，該批建築所用材料來自於建築廢料，全過程由計算機操作，大大降低了建築成本。2015年1月蘇州工業園區亮相了一棟由3D打印機打印完成的1100平米的別墅和一棟由3D打印機打印完成的6層居民樓，其牆體均由大型3D打印機層層疊加噴繪而成。尤其需要指出的是，打印出的6層居住樓採用了3D打印配筋砌體剪力牆結構這種創新的結構體系，是3D打印建築領域的一次突破。
4、存在問題(Existingproblems)
4.1材料結構性能仍待加強
打印過程中打印材料需要透過輸送管道並經打印頭的打印才能成型，因此打印材料應具有良好的和易性。在打印過程中上層材料的堆積會對下層材料形成壓力，如果下層材料在短時間內沒有形成足夠的強度，就會在壓力作用下變形，所以打印材料還應具有較快的初凝時間和較高的初凝強度。
4.2材料的凝固硬化
材料的凝固硬化速度是打印建築中一個不可避免的問題。材料的凝固硬化速度一般受溫度的影響。在春夏秋季，如果溫度在14~28℃的範圍內，那麼不需要特殊處理就能正常固化。若溫度較低，介於5~14℃，則需要採用加速固化配比的方式保證材料的凝固硬化;若溫度較高，介於28~38℃的範圍內，則需要延緩材料的凝固硬化時間以達到正常工藝的要求[4];若在北方嚴寒天氣，或冬季施工，在零下的.溫度下時，材料的使用則需要配備嚴謹的凝固硬化方案以達到施工的質量要求。
4.3建築的表面粗糙
3D打印技術類似於擠牙膏，採用的是逐層堆疊。第一層打印完成後，必須等第一層打印材料凝固硬化後再進行上一層打印，透過層與層之間的緊密粘結來保持牆體的整體性。正是因爲這種特殊的打印技術，導致層與層之間不夠光滑，表面粗糙，並且條紋樣式也很簡單乏味，不夠美觀。
4.4行業內缺少相關規範
3D打印技術理念的提出在上個世紀，並在本世紀得以實現加速發展。雖然時間上看，從技術的理念提出到發展經歷了很長時間，但應用於建築領域的時間還很短，目前的建築行業並沒有任何相關的規範，使用年限和房屋產權是否會和普通建築產品一樣，這還待有關權威部門的進一步認可。
5、結論與展望(ConclusionandProspect)
3D打印技術在建築領域正屬於起步發展的階段，3D打印建築和傳統建築方式相比，無論是在人力物力還是進度等方面都有很明顯的優勢，目前主要限制3D打印技術在建築業的發展的因素，除了技術自身的問題外，最主要的就是能應用於3D打印技術的建築材料種類還是不夠複雜，而且具體的材料的強度、硬度、性能等問題也需要經過時間和實踐的檢驗，才能得出相關的結論。現階段，爲了發展3D打印技術在建築方面的應用，能做的除了改善打印機的相關技術外，還可以透過試驗去挖掘建築新材料，或者是在原有傳統材料的基礎上，透過添加一些其他材料，使它具備能在3D打印機上工作的特性。作爲建築領域的新興技術，我們有理由也有信心相信，隨着建築材料的發展，3D打印技術在建築領域的應用會越來越好，爲人類及社會也會做出很大的貢獻。
參考文獻：
[1]葛傑，馬榮全，苗冬梅，白潔.3D打印建築技術在綠色建築領域中的應用[C].第十一屆國際綠色建築與建築節能大會暨新技術與產品博覽會論文集，2014:1-4.
[2]陳慶祥.3D打印建築發展現狀與前景[J].建築，2015:79-81.
[3]王子明，劉瑋.3D打印技術及其在建築領域的應用[J].混凝土世界，2015:50-57.
[4]李志國，陳穎簡，凡捷.3D打印建築材料相關概念辨析[J].天津建設科技，2014:8-12.