3D打印建筑技术面临的问题

传统的建造一般经历方案设计、建筑设计、结构设计、出图施工、竣工验收等程序,需要大量的人力、物力及时间。而 3D  打印建筑,只需要在计算机中设计好模型,接入 3D 打印设备,就能在短时间内直接将建筑打印出来,具有施工快、人力成本低、极少产生废料、打印过程中安静环保、可打印曲线异形建筑等众多优势。然而,3D 打印建筑远比打印其他东西难度更大,尚有诸多技术问题有待解决。

(1)软件问题

3D 打印建筑需要先完成电脑上模型的设计,再通过自动化程序使之转换为实物,设计软件是 3D 打印建筑技术准备阶段的重要组成部分,如何实现软件的可操作性及其与打印硬件设备的良好兼容,是 3D 打印建筑首选需要解决的问题。

(2)硬件问题

3D 打印机是 3D 打印建筑最重要的载体,随着打印建筑物的尺寸及高度增加,3D 打印机会变得非常庞大,尤其是高层建筑的打印需要对应高度的打印机。如何设计大型的打印机,特别是解决高层建筑打印过程中的打印机爬升问题,是解决大型、高层建筑打印的重要难题。另外,根据不同的打印材料,设置材料输送系统,设置打印喷头的形式及数量,保证打印材料布料的精度,也是 3D 打印机设计面临的问题。

(3)材料问题

传统建造方式大量使用常规的混凝土材料,而 3D 打印建筑对材料的要求更苛刻,需要保证良好的力学性能、保温隔热性能,与输送设备和打印层厚相适应的工作性能,合理的凝结硬化时间,较好的抗裂能力,较好的塑性,较好的综合经济性。传统的混凝土材料及其配合比设计方法,已经不能满足3D 打印建筑材料的设计要求,需要新的设计理论及方法来支撑材料设计。

(4)结构配筋问题

层高较低的 3D 打印建筑,通过提高打印材料的强度及合理的结构设计方式,可保证无配筋条件下的结构安全。但是,随着打印建筑的层高增加,结构中不配筋显然难以保证建筑物的安全性,3D 打印建筑结构中如何配筋是一大难题。

(5)标准依据问题

3D 打印建筑属于土木工程建设的范畴,其建造方式与传统的建造方式有极大差异,现有的设计、施工及验收标准已不适用,需要有相关的标准做依据。目前,国内外尚无 3D 打印建筑的相关标准规范,不利于 3D 打印建筑技术的发展及推广应用。

3D 打印建筑技术,以其节能节材、绿色智能、高效及个性化等优势,给传统建筑行业带来极大的冲击与颠覆,具有广阔的发展前景。但是,诸多尚未解决的技术难题,将成为 3D 打印建筑技术发展过程中的重要壁垒,该技术的大面积成熟推广应用,尤其是在高层建筑中的成熟应用,是一个艰难且相对漫长的过程。但是随着现代科学技术的飞速发展,谁能保证 3D  打印建筑的时代不会真正来临呢。正如哥本哈根未来研究学院名誉主任约翰.帕鲁坦的一句话“我们的社会通常会高估新技术的可能性,同时却又低估它们的长期发展潜力”。

编辑:Julie
标签:3D打印建筑技术面临的问题

发表评论

最新评论