3D技术革新的建筑发展应对9页
3D打印在建筑领域的革命

3D打印在建筑领域的革命在当今科技飞速发展的时代,3D 打印技术正以惊人的速度改变着众多领域,而建筑行业也不例外。
3D 打印技术的出现,为建筑领域带来了一场前所未有的革命,从设计理念到施工方式,从建筑材料到建筑结构,都在发生着深刻的变革。
传统的建筑施工方式往往需要大量的人力、物力和时间。
从建筑材料的运输、调配,到建筑工人的现场施工,每一个环节都充满了复杂性和不确定性。
而且,传统施工方式在建筑形状和结构上也存在一定的限制,难以实现一些复杂、独特的设计。
然而,3D 打印技术的应用打破了这些限制。
首先,3D 打印能够大大提高建筑施工的效率。
通过使用计算机辅助设计(CAD)软件创建的数字模型,3D 打印机可以按照精确的规格和形状直接打印出建筑构件。
这意味着在工厂中就可以预先制造出大部分的建筑组件,然后运输到施工现场进行快速组装,大大减少了现场施工的时间和人力成本。
在建筑材料方面,3D 打印也带来了新的可能性。
传统建筑材料如混凝土、钢材等,在 3D 打印技术的加持下,可以被重新组合和优化,以满足特定的打印需求。
同时,还出现了一些专门为 3D 打印开发的新型材料,如高性能的聚合物和纤维增强复合材料等。
这些材料具有更好的强度、耐久性和可打印性,为建筑的创新设计提供了更广阔的空间。
3D 打印技术在建筑设计上的优势更是显而易见。
设计师们不再受到传统施工工艺的束缚,可以尽情发挥想象力,创造出各种独特、复杂的建筑形状和结构。
无论是曲线优美的艺术建筑,还是具有复杂内部空间的功能性建筑,3D 打印都能够将设计师的创意变为现实。
而且,通过数字化设计和模拟,还可以在建筑施工前对建筑的性能、稳定性和能源效率进行精确的分析和优化,从而提高建筑的质量和可持续性。
在实际的建筑项目中,3D 打印已经取得了一些令人瞩目的成果。
例如,在一些灾后重建项目中,3D 打印技术可以快速地建造出坚固、实用的房屋,为受灾群众提供及时的住所。
在一些特殊环境下,如偏远地区或极端气候条件下,3D 打印建筑可以克服运输和施工的困难,为人们提供舒适的居住和工作空间。
未来建筑三维创新构想

未来建筑三维创新构想在科技的浪潮下,建筑业正面临着前所未有的变革。
从传统的砖瓦水泥到现代的钢铁玻璃,再到未来的三维创新构想,建筑业的发展可谓是翻天覆地。
作为一名科技专栏作家,我将带您领略这一领域的新风貌,探索未来建筑的可能性。
首先,让我们来想象一下未来的城市景观。
高耸入云的摩天大楼不再是简单的钢筋混凝土结构,而是变成了一座座充满生命力的“垂直森林”。
这些建筑的表面覆盖着层层绿植,不仅美化了城市环境,还为城市居民提供了新鲜空气和休闲空间。
这种设计灵感来源于自然界中的生态系统,将建筑与自然融为一体,形成了一种和谐共生的关系。
接下来,我们来看看未来建筑的内部结构。
随着科技的进步,建筑师们已经开始尝试使用新型材料和施工技术来打造更加智能、环保的建筑。
例如,通过运用纳米技术和生物技术,未来的建筑可以实现自我修复和再生功能。
当建筑出现裂缝或损伤时,它们可以像生物体一样自动修复伤口,恢复原有的状态。
这不仅延长了建筑的使用寿命,还大大降低了维护成本。
此外,未来的建筑还将更加注重人性化设计。
建筑师们将充分考虑人们的生理和心理需求,创造出更加舒适、便捷的居住环境。
比如,通过引入智能家居系统,人们可以随时随地控制家中的各种设备,实现家居生活的智能化。
同时,建筑师们还将关注建筑的无障碍设计,为老年人、残疾人等特殊群体提供便利。
当然,未来建筑的创新不仅仅局限于以上几个方面。
随着科技的不断发展,我们有理由相信,未来的建筑将会变得更加智能、绿色、人性化。
它们将成为人类智慧的结晶,为我们的生活带来更多惊喜和便利。
然而,在追求未来建筑创新的道路上,我们也必须警惕一些潜在的风险。
例如,过度依赖科技可能导致人们逐渐丧失对传统建筑技艺的尊重和传承;而盲目追求新颖独特的设计可能会忽视建筑的实用性和安全性。
因此,在未来建筑的发展过程中,我们必须保持理性思考,兼顾创新与传承、美观与实用、科技与人文的关系。
总之,未来建筑三维创新构想为我们展示了一个充满无限可能的世界。
3D打印在建筑行业的革新

3D打印在建筑行业的革新在这个科技日新月异的时代,3D打印技术如同一颗冉冉升起的新星,以其独特的魅力和无限的潜力,正在逐渐改变着我们的生活。
特别是在建筑行业,3D打印技术的应用更是引发了一场前所未有的革新。
首先,3D打印技术为建筑设计带来了更多的可能性。
传统的建筑设计往往受限于施工技术和材料的限制,而3D打印技术则打破了这些束缚,使得设计师可以更加自由地发挥创意,设计出更加独特、富有个性的建筑作品。
例如,通过3D打印技术,我们可以轻易地制造出复杂的几何形状和结构,这些在传统建筑中往往是难以实现的。
其次,3D打印技术大大提高了建筑施工的效率。
传统的建筑施工过程繁琐复杂,需要大量的人力和物力投入,而且周期长、成本高。
而3D打印技术则可以实现快速、低成本的建筑施工。
只需要一台3D打印机和相应的材料,就可以在短时间内完成一栋建筑的施工。
这种高效率的生产方式不仅节省了时间和成本,还减少了对环境的影响。
再者,3D打印技术还为建筑行业带来了更高的安全性。
在传统的建筑施工过程中,工人需要面对各种安全风险,如高空作业、机械操作等。
而3D打印技术则可以实现自动化、智能化的生产,大大减少了人工操作的风险。
同时,由于3D打印技术可以精确控制材料的使用和结构的形成,因此所建造出的建筑具有更高的稳定性和耐久性。
然而,尽管3D打印技术在建筑行业中有着巨大的潜力和应用前景,但我们也不能忽视其中存在的问题和挑战。
例如,目前3D打印技术在大规模生产中的应用还存在一定的局限性;同时,如何确保3D打印建筑的质量和安全性也是一个重要的问题。
因此,我们需要在推动3D打印技术发展的同时,加强对其的研究和监管,以确保其在建筑行业中的健康、可持续发展。
总的来说,3D打印技术在建筑行业的应用是一场深刻的革新。
它不仅改变了我们对于建筑设计和施工的认知,还为我们提供了一种更加高效、安全、环保的生产方式。
在未来,随着技术的不断进步和应用的深入,相信3D打印将会在建筑行业中扮演越来越重要的角色。
3D打印技术的前景和发展趋势

3D打印技术的前景和发展趋势3D打印技术,又称为增材制造,是一项创新且激动人心的技术,被广泛认为是第四次工业革命的重要组成部分。
与传统制造技术相比,3D打印技术通过逐层堆叠材料来制造三维物体,具有快速、精确和灵活等优势。
随着科技不断进步和创新,3D打印技术在医疗、制造业、建筑和设计领域的应用前景令人充满期待。
在医疗领域,3D打印技术正为医学研究和医疗实践带来革命性的变化。
通过3D打印技术,医生可以根据患者的具体情况打印出定制的医疗器械、植入物和仿真模型。
这种个性化的医疗方案可以提高手术的成功率,减少患者的痛苦,同时节约医疗资源。
此外,3D打印技术还有望在组织工程领域实现重大突破,例如打印人体组织和器官,为器官移植提供更广泛的可能性,缓解器官短缺的困扰。
在制造业领域,3D打印技术正在改变传统的制造模式。
传统制造通常需要大规模生产和大量库存,而3D打印技术可以实现定制化生产,按需制造,从而提高效率和降低成本。
此外,3D打印技术可以打印出复杂形状和结构的产品,创造出更具设计感和创意的产品。
这对于设计师和制造商来说是一个巨大的优势,带来更多的创作空间和商业机会。
预计未来,3D打印技术将在汽车、航空航天和电子产品等制造领域发挥更大的作用,为传统制造业带来全新的发展机遇。
在建筑领域,3D打印技术被看作是实现建筑行业革新的重要工具。
通过3D打印技术,建筑师可以快速打印出具有复杂结构和精细细节的建筑模型,加快设计和施工的速度,并为建筑师提供更多的创作空间。
此外,3D打印技术还可以利用可再生材料,实现低耗能、低排放和可持续发展的建筑设计。
这种绿色建筑的概念将成为未来建筑的发展趋势,并有效应对资源稀缺和环境污染的挑战。
尽管3D打印技术在各个领域均有重要应用,但仍然存在一些挑战需要克服。
首先是材料的选择和优化,不同材料对于不同的应用有不同的要求,需要不断研究和开发适用的材料。
其次是打印精度和速度的提高,目前3D打印技术的打印速度相对较慢,且打印精度有待改善。
3D建模技术在建筑设计中的应用与创新

3D建模技术在建筑设计中的应用与创新第一章引言在当今数字化时代,技术的发展为各个行业带来了前所未有的变革和创新。
建筑设计行业也不例外,3D建模技术的应用正在为建筑师们带来更高效、更准确、更具创造性的设计方法。
本文将探讨3D建模技术在建筑设计中的应用与创新。
第二章 3D建模技术概述2.1 3D建模技术的定义3D建模技术是一种利用计算机软件将三维对象从实体的模型、图纸或者其他形式的描述转化为计算机图像的过程。
通过这种技术,可以在计算机上实时模拟和可视化建筑设计。
2.2 3D建模技术的基本原理3D建模技术主要依赖于计算机图形学和计算机辅助设计(CAD)软件。
通过对设计对象进行三维数据建模,并结合光照、材质、纹理等参数,可以生成高度真实的建筑设计模型。
2.3 3D建模技术的应用范围3D建模技术广泛应用于建筑设计的各个阶段,包括概念设计、方案设计、施工图设计等。
同时,它也被应用于建筑表现、室内设计、景观设计等领域。
第三章 3D建模技术在建筑设计中的应用3.1 概念设计阶段在概念设计阶段,建筑师需要快速将自己的创意转化为可视化的表达。
传统的手绘草图已经无法满足设计师的需求,而3D建模技术能够通过给予设计灵活的控制权,实时预览设计成果,从而帮助设计师更好地表达和调整创意。
3.2 方案设计阶段在方案设计阶段,建筑师需要考虑各种因素如结构、功能、造价等。
通过3D建模技术,设计师可以更准确地呈现设计方案,并进行虚拟漫游和参数调整。
这使得设计师能够更好地掌握设计的整体效果,并及时进行修改和优化。
3.3 施工图设计阶段施工图设计是建筑设计的最后阶段,需要准确而详细的细化设计。
3D建模技术能够生成高质量的施工图,并与其他设计软件相匹配,使得设计师能够更好地协调各个设计分支,并确保施工图的准确性和一致性。
第四章 3D建模技术在建筑设计中的创新4.1 虚拟现实技术的应用随着虚拟现实技术的不断发展,建筑设计师可以利用3D建模技术与虚拟现实相结合,实现与设计模型的互动体验。
3D建筑设计技术与应用

3D建筑设计技术与应用随着科技的不断发展以及社会的进步,建筑工程也在不断更新。
与此同时,3D建筑设计技术的应用也越来越普遍,成为建筑行业的一个重要组成部分。
本篇文章将深入探讨3D建筑设计技术的发展与应用。
一、发展历程3D建筑设计技术的发展可以追溯到上世纪80年代,当时,计算机技术的快速发展使得建筑师们开始使用CAD(计算机辅助设计)进行建筑设计。
然而,这种技术仅能够用于2D建筑图纸的设计,有着较大限制。
到了90年代,经过漫长的研发和试验,全球第一款三维建模软件——AutoCAD 3D诞生了。
这一突破意味着可实现全方位视觉效果,设计者可以实现精准的建筑模型,并且进行更为丰富的设计。
建筑师们充分利用这项技术,实现了许多独具创意、形态各异的建筑设计,彻底打破2D平面设计的束缚。
二、应用场景3D建筑设计技术的应用场景非常广泛。
首先,在设计初期,建筑师们可以使用这项技术进行建筑形态、结构体系、外立面等设计,通过立体化的模型更加形象直观地表达设计意图,减少了设计方案修改的可能性,交流效率也更高。
其次,建筑师们可以通过3D建筑模型进行仿真、模拟等操作,从而更加直观地感受到建筑空间的氛围和风格。
最后,3D建筑模型还可以用于展示、销售等宣传活动,通过模拟漫游等手段,潜在的购房客户可以更好地了解房屋的空间布局和户型的组合。
三、技术的进一步升级当前,电子计算机技术与虚拟现实技术、人工智能技术的综合应用,为3D建筑模型的开发、操作和性能进一步提高提供了支持。
虚拟现实技术可以让设计者完全沉浸在虚拟的建筑环境之中,从而更加深刻地了解和感受到室内外空间的特点;人工智能技术可支持更加智能化的建筑模型库和组合方案的数据库建立,以及设计的智能优化,从而以更高效的作业流程、更高性能的3D建筑模型,更广泛的应用和更具市场竞争力的产品为目标。
四、未来展望可以预见,3D建筑设计技术必将随着技术的不断发展,进一步地提高我们对于建筑的设计和感受的标准和要求。
如何应对技术发展带来的变革五个适应技术变革的策略

如何应对技术发展带来的变革五个适应技术变革的策略随着技术的迅猛发展,社会和工作环境正在经历前所未有的变革。
这种变革给个人和组织带来了巨大的挑战,但同时也创造了许多新的机遇。
在这个全新的技术时代,我们需要寻找适应技术变革的策略,以保持竞争力并实现个人和组织的长期成功。
在本文中,将讨论五个重要的应对技术发展带来变革的策略。
策略一:紧跟技术趋势和创新要应对技术发展带来的变革,首先要紧跟技术趋势和创新。
了解当前和未来的技术发展方向,关注新兴技术的应用和潜力,并随时调整自己的技能和知识结构。
这意味着要持续学习和不断更新自己的技术技能,以适应快速变化的技术环境。
策略二:培养灵活性和适应能力面对技术变革,适应能力是至关重要的。
要与技术发展保持同步,我们需要培养灵活性和适应能力,能够快速适应新技术和新环境。
这意味着要拥抱变化,持续寻求改进,并具备解决问题和应对挑战的能力。
策略三:积极利用技术工具和平台技术发展为我们提供了许多强大的工具和平台,为我们的工作和生活带来了便利。
积极利用这些技术工具和平台,可以帮助我们提高工作效率,拓宽思维和沟通方式,以及创造新的商机和机会。
因此,我们应该学会充分利用这些技术工具和平台,以适应技术变革带来的挑战。
策略四:持续创新和改进在技术变革的时代,持续创新和改进是保持竞争力和适应新环境的关键。
我们应该鼓励员工提出创新想法,并为他们提供创新的环境和支持。
同时,我们也应该持续改进组织的业务模式和流程,以适应技术发展带来的变革。
策略五:加强协作和合作技术变革促使人们更加紧密地联系在一起,强调协作和合作的重要性。
在面对技术发展带来的变革时,我们应该主动寻求合作伙伴,共同探索新的商业模式和市场机会。
通过加强协作和合作,我们可以共同应对技术变革带来的挑战,并实现更大的成功。
综上所述,应对技术发展带来的变革需要我们采取一系列适应技术变革的策略。
这包括紧跟技术趋势和创新、培养灵活性和适应能力、积极利用技术工具和平台、持续创新和改进,以及加强协作和合作。
现代建筑的科技创新D打印建筑的前沿

现代建筑的科技创新D打印建筑的前沿现代建筑的科技创新:3D打印建筑的前沿现代科技的迅速发展催生了众多创新技术,其中,3D打印技术在建筑领域引起了广泛的关注和应用。
3D打印建筑作为现代建筑的一种创新形式,具有独特的优势和前景。
本文将介绍现代建筑的科技创新,并深入探讨3D打印建筑的前沿发展。
一、现代建筑的科技创新现代建筑的科技创新在多个方面表现出色。
首先,建筑设计与计算机技术的结合使得建筑师能够更快速、更精确地实现设计构想,提高了设计效率。
例如,使用计算机辅助设计软件可以在短时间内生成大量的设计方案,并通过模拟与分析来评估方案的可行性。
其次,建筑材料的创新也为现代建筑提供了更多的可能性。
新材料的出现使得建筑结构更加稳固、耐用,同时也降低了建筑的能耗。
例如,使用高性能玻璃、光伏材料等可以实现建筑的自动智能控制,进一步提高了建筑的能源利用效率。
此外,现代建筑中的智能化技术也日益成熟。
通过人工智能、物联网等技术的应用,建筑可以实现自动化控制、智能化管理,提供更加便捷和舒适的使用体验。
例如,智能家居系统可以通过语音或手机远程控制,实现家居设备的自动化操作。
二、3D打印建筑的前沿发展3D打印技术作为一项颠覆性的创新技术,正在建筑行业引起革命性的变化。
通过将CAD模型转化为打印路径,3D打印机可以直接在施工现场进行建筑物的打印,实现一体化施工。
这种新型建筑方式具有很多优势。
首先,3D打印建筑减少了传统建筑过程中的人工操作,大大缩短了建筑周期。
相比传统建筑施工需要数月甚至数年的时间,3D打印建筑可以在几天或几周内完成。
这对于紧急灾区的重建、临时建筑、快速住房的需求具有重要意义。
其次,3D打印建筑可以实现精确控制和定制化设计。
通过使用3D 打印技术,可以根据建筑师的设计意图精确打印建筑物,并根据现场情况进行调整。
这为建筑师提供了更多创作的可能性,使得建筑更加个性化和多样化。
此外,3D打印建筑还具有优良的建筑性能。
在打印过程中,可以使用特殊的混凝土材料,增强建筑物的结构强度,并在内部空间设计中注入更多的创新元素。
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3D技术革新的建筑发展应对1 引言自上世纪50-60年代的现代建筑诞生至今,建筑界在设计及建造上,思路方法依然在当时建筑理论设定的大框架内延续发展。
设计上,数字化技术可随机生成蕴含变化规律的图案、形体,丰富了空间造型,开拓了设计者的思维,推进了快速标准化、规范化制图和建模推敲造型、空间的发展。
建造上,可借助电脑实现建筑建造进程的模拟和控制,实现预制标准的工业化操作。
但是即使如此,领先的数字化生成技术与传统建造技术之间所产生的脱节矛盾,使得由计算机辅助生成的建筑空间形体,依然需要由传统的材料组构和传统的建造工艺来建造。
此矛盾不仅使创意空间实现的可能性受限,而且即使实现,往往工程操作繁琐复杂,建造代价不菲。
而在信息时代的当下,个性化的空间设计追求成为追捧,这使得该矛盾尤为突显,成为建筑进步发展的重要阻力和瓶颈之一。
何种建造方式才能填补与数字化设计技术之间的不平衡发展,新的建筑时代何时才会来临?成为建筑界的关注焦点。
2 技术变革下的建筑发展应对回顾纵观西方建筑发展史,各时期建筑均在材料工艺和建造技术的发展支持下,建造出满足当时社会需求的空间,形成有别于前时代的建筑风格。
古罗马建筑运用以天然火山灰为活性材料的天然混凝土,创造了有别于古希腊梁柱结构的拱券结构,满足了当时对大空间的需求,形成新的建筑艺术形式。
拜占庭建筑,砖的运用及砖砌技术的发展,孕育了帆拱技术,使建筑有了向高处发展的可能性。
哥特建筑能有高耸入云的建筑造型,得益于当时的结构体系发展。
文艺复兴重视“人”和现实世界观念的艺术思潮,催生了世俗建筑类型的发展,带来建筑体系的根本革命。
现代建筑因社会需求、新材料、新技术和艺术理论等各因素集聚引发建筑变革,最终摆脱了传统建筑形式的束缚,创造出有别于之前的全新的建筑结构、形式、施工工艺和新的建筑理论,并延续发展至今。
此后,建筑形体、风格等因建筑材料、施工工艺中的一项或多项因素的改进,形成在某方面的特色创新。
那么,在当下的信息时代,追求个性体现的社会新需求,随着3D技术的兴起和发展,将带来何种建筑应对变革。
3 社会新需求和新技术3.1 新的生活方式衍生新的建筑需求在网络和多媒体技术的支持下,信息时代在传统的信息传递物质载体外,创建了可实现信息交互的电子网络渠道。
它从根本上改变了人们的生产、生活方式和文化审美趋向,催生出新的建筑空间需求。
(1)追求多功能的复杂建筑空间。
“无纸化”办公、电子商务等生产、生活方式上的调整,带来足不出户就能与外界保持紧密联系的时空分离式工作和生活方式。
但强化体现个人爱好的空间追求时,个体依然需要和社会保持密切联系的心理需求,催生了私人、公共空间之间的互融需求,表现在对多重功能组合的复杂建筑空间的追求。
如已经流行的包含办公、居住、购物、娱乐等集中式多功能综合体,使个体在尽情享受私密空间时,能近距离地接触社会。
(2)偏爱个性、可变的建筑空间。
先进的网络媒体技术,可将其它地方的空间感知转化为媒体的感知,制造出实体环境不存在的虚拟现实,由此产生互动、可变的空间体验价值取向[1]。
在建筑上,除表现为电子空间介入形成虚化的空间表现,更多地表现为对能体现个体特征的多元可变空间的喜好。
3.2 3D打印技术(3D printing)的兴起3D打印技术(3D printing)通过烧结或粘接“构造的微小单元(粉末或颗粒),一层一层地累积“增加”成整块原材料[2]”,被誉为“第三次工业革命”开始的主要标志。
它打破了遏制传统制造业的核心问题――建模,无需建模即可精确打印出计算机上生成的形体。
自投入工业化生产至今,已经相对成熟地运用于众多领域,在建筑行业,亦已经逐渐以树脂、生物材料为主要材料,推广应用于打印建筑模型,而且随着合适的建筑打印材料(如无机胶凝材料)出现,相应推动了3D打印建筑的社会应用进程。
传统的建筑构筑方式和3D打印建造技术,在原理上基本都属于增材制造(窑洞类传统建筑其中有减材和增材两种建造方式),都是将各建筑元素组合构成整体。
它们之间最大的差别在于:①3D打印建筑能在计算机控制下,由机械装置自动完成,提高了建造的自动化程度,减少了人力、物力成本;②无需模具,就能精确打印出计算机上生成的复杂形体,这是目前传统建造方式上存在的短板,则是3D打印建造的亮点,形体越复杂,它的优势越大。
(1) 3D打印的建造工艺[2]建筑领域中的3D打印,目前典型的应用工艺有两种:①轮廓构筑(CC=Contour Crafter ):这是针对建筑物墙体建造设计而改良的3D打印方式,使用一体式的“纸和墨”。
打印过程中,用通常使用的混浆泵将混凝土或干混砂浆等打印材料送至打印头的喷嘴,打印头在龙门架的支撑下进行三维空间的运作。
此外,为增加墙体结构强度,可以进行异性或异质部件的插入,如在成型轮廓内部,放置钢筋再打印填充常规混凝土。
②粘接沉淀成型(SDM =Sticky deposition modeling):这种工艺是将3D打印的基本工作原理直接应用于建筑。
原理是砂粉层是打印“纸”,粘结剂是打印“墨水”。
按照设计模型数据,在每层砂石粉上的设计区域打印胶水,反应硬化后清除散砂石粉,得到打印的物体。
因每一层打印都需要满铺粉床,就需要有非常庞大的打印机和巨大的砂石粉床,它相对适合打印小型的复杂形体。
此外,在以上两种方式上进行的改良工艺,将粉料,骨料或液体的原材料,通过一种多通道的混浆喷嘴,在需要时计量混合挤出,优点是不需要料床,如MIP工艺(Mixing In Position)。
(2)3D打印建造方式因3D打印机和普通打印机一样,打印尺寸和精度、分辨率成反比,考虑建筑体量的差异性,选择合适的打印方式非常重要,目前共计有四种方式:1)整体式打印。
即整栋房屋用打印机一次性打印建造完成。
这种方式需要有适合房屋大小的的大型龙门架或砂石粉床,其中,材料、控制和精度等问题是需要解决的技术关键,相对比较适合于小型房屋的建造。
如美国南加州大学的Behrokh Khoshnevis教授设计的巨型3D打印机,采用轮廓构筑工艺,可以在24个小时内“打印”出一幢面积为2500英尺的完整房子,如图1。
分段组装式打印。
即建筑模块化建造,预先将电脑建筑模型分拆成几部分,在工厂打印好,然后在现场一起组装。
这种方法相对解决了房子尺寸的限制,但是现场的组装工作增加了现场操作成本,并且对部件的大小和重量有所影响。
2)群组机器人集合打印装配。
原理相当于由诺干个路径可控的打印机,按电脑模型要求,协同建造整栋建筑。
这样,建筑装置(机器人)的尺寸跟房屋尺寸无关,可以非常小;同时机器人的智能要求也相对大大降低,增加了实际应用的可能性。
如欧洲空间局公布拟采用群组机器人3D 打印技术在月球上的宇航员基地,如图2。
3)局部打印建造。
即3D打印技术和传统建造方式结合,发挥3D打印易于打造复杂形体的优点,实现互补。
方法有二:用3D打印机打造形体框架,在其中植入其他材料以达到结构所需的性能要求;或者带有一定异形体的建筑,规整部分采用传统建造方式,异形体部分采用3D打印建造技术。
(3)应用趋向及发展瓶颈3D打印技术能低成本、快速、自由地打印复杂形体,以及无建筑垃圾产生的优点,吻合当下对个性化和环保节能的追求。
基于目前3D打印建筑的技术水平,它可能将首先大量应用于与传统建造技术结合的局部复杂造型的打印制造、个性化需求的小型建筑、装置等建造。
如造型模拟莫比乌斯环的“景观房”(Landscape House),由荷兰建筑师Janjaap Ruijssenaars与Enrico Dini(D-Shape 3D打印机发明人)合作采用D-Shape 3D打印机建造。
方法是由打印成6x9m的部件拼接成建筑的主体外观框架,然后用纤维强化混凝土进行填充,并在建筑中置入钢筋和混凝土,使其更加牢固,计划历时一年半,于2014年完工,如图3。
3D打印技术在建筑界推广应用的技术瓶颈:①打印尺寸。
尽管3D打印机正不断向大尺寸打印发展,但是建筑体量和一般物件的尺度差异太大,机器越大,其精度、速度越低,成本越大,其优势就越小。
如“景观房”的打印建造就因为建筑体量超出打印范围,只能采用打印部件后拼装装配的方式。
这可通过技术升级或者选择合适的打印方式来解决,如集群机器人打印等。
②打印建造时间。
为让3D打印适用于建筑界,建造适合建筑尺寸的特大型打印机是其中的应用尝试之一。
但是机器尺寸的大小与打印精度、速度成反比,大大削弱了3D打印快速、精确的优势。
如耗时一年半的建造上例的“景观房”,并没有体现出3D打印快速建造的优点。
③软件开发/集成技术:在软件开发上,除提高打印精度等性能外,亦关注探索如何以小尺寸打印机打印出大尺寸的建筑可能性。
而跨领域的软件集成操作,是3D打印技术实现设计-建造一体化的关键点。
④打印材料:3D打印具有在打印过程中可发生化学反应以生成新材料和新结构的特点,并需要使其能在足够短的时间内,初凝固化到能够承载自重和打印动荷载[2]。
因此合适的建筑打印材料是促成其能在建筑行业大力发展的技术关键。
4 建筑未来发展趋势构想4.1 材料重要性突显,由材料师新工种配合目前,随着3D打印建筑技术的发展,除主要应用混凝土和干混砂浆等无机胶凝材基的材料外,建筑垃圾、生物纤维材料和复合材料等新型建筑打印材料也得到相应研发和关注。
(1)建筑垃圾:拆迁建筑的基础、梁柱、墙体和楼板等废料,其主要成分还是石灰、水泥和砂等建筑用材,可以在加工处理后成为很好的骨料、填料。
(2)生物纤维材料技术――菌丝体。
属于绿色新能源材料的菌丝体,能以农业副产品和农业废料为生长介质,采取生物生长技术进行快速生长。
成型后的菌丝体仅需加热脱水既能停止菌丝体继续生长,脱水定型后的菌丝体不仅重量轻、结实耐用,而且具有很强的生物降解作用。
可打造成比混凝土还坚硬的防水、防腐、放火的环保型建筑材料。
因与3D打印技术一样具有不需要生产再加工环节的相同特点,可以让菌丝在3D打印的框架路径内生长填充,长成后进行加热脱水定型。
这将免去或减少钢筋、水泥和石沙等消耗型建材的使用,减少施工场地面积,节约建造成本;而且废弃后能直接降解,形成循环用材,达到环保建造的真正目的。
(3)其它复合新材料。
智能材料、纳米材料、及复合材料等均有可能成为3D打印建造材料。
如新近研究人员基于在自然材料中发现的样式,利用3D打印过程发生的电化学反应,成功复制出骨骼复杂的分层结构,这种3D打印骨骼材料比任何组成部分的抗断裂性要强许多倍。
由于3D打印过程是诺干种原材料发生电化学等反应,重新生成为一种新结构,来实现支撑整体重量的过程。
因此材料的特性及合成反应过程将决定打印生成物结构上构造特点以及所呈现的物理和力学特性。
在未来的打印建筑过程中,为确保打印生成所需的材料结构,保障建造的质量优化,将由材料师这一工种予以配合,来选择不同的打印工艺方法和确定打印的速度、效率和精度。