建筑业中的3D打印

简介

建筑业一直处于创新和进步的前沿，不断寻找新的方法来提高效率和减少浪费。近年来，3D打印技术的引入引发了该行业的革命，提供了各种以前无法想象的好处。从创建高度定制化设计的能力，到按需生产和现场施工的潜力，3D打印可以完全改变我们对建筑和建造结构的思考方式。在这篇博文中，我们将探讨3D打印是如何彻底改变建筑业的。

三维打印

增材制造，或3D打印，是一个通过逐层建立数字模型来创造实物的过程。较小规模的3D打印机，如那些用于业余或原型设计的打印机，通常使用熔融塑料作为建筑材料。这些打印机使用步进电机定位加热头，将塑料逐层沉积到一个水平平台上。打印机按照三维计算机辅助设计（CAD）"图纸 "的指示在几小时内创建模型，该图纸规定了要打印的物体的形状和尺寸。

更多关于3D打印的信息，请访问： 三维打印： 简要介绍指南

建筑业中的3D打印

图片来源：COBOD国际

建筑业的3D打印可以说是大规模的3D打印，因为所使用的打印机是为了处理建筑材料的尺寸和重量，并在比传统3D打印机更大的范围内打印结构。这些大型3D打印机配备了一个喷嘴或打印头，用于分配建筑材料，这些材料可以是各种物质，如混凝土、复合材料，甚至是像泥浆一样的东西。
 

优点
 

减少时间
3D打印改变建筑过程的一种方式是通过使用一台机器来打印整个结构，而不是依靠多个行业和工匠来单独制造和组装建筑物的不同部分。这不仅减少了所需的劳动量，而且还消除了与多方合作时可能出现的许多协调和调度挑战。

除了现场施工外，3D打印还允许增加合作和设计自由度。在BIM（建筑信息模型）等软件的帮助下，可以对项目进行精确的模拟，3D打印使建筑师能够在设计过程中扮演多种角色，如工程师或承包商的角色。这导致了更直接的沟通，减少了等待回应的时间，并加快了项目的完成。

仅仅是打印机就比人工建造的项目更省时。一些打印机可以在短短24小时内生产出400至800平方英尺的房子，而传统上用传统的建筑方法建造同样规模的房子需要几个月。

值得注意的是，3D打印所经历的省时因素在很大程度上取决于项目、打印机、使用的材料和其他因素，然而，在几乎所有情况下，该技术有可能大大减少与传统建筑方法相关的时间和成本。

低材料浪费
由于打印机能够精确地逐层放置材料，因此材料浪费最少。另外，使用CAD软件创建的数字化模型可以作为3D打印机的蓝图，这就不需要实体的比例模型了。这不仅减少了建筑对环境的影响，而且通过减少所需材料的数量，使建筑更具成本效益。该技术的回收能力允许将剩余的材料重新用于不同的项目，这一特点在财政和环境方面都是有益的。

设计
传统的建筑方法往往面临着设计方案的限制，但3D打印技术在建筑业的整合为创造非常规的结构提供了可能。建筑师可以创造出复杂的、无机的形状，这在过去的方法中是几乎不可能实现的。

软件

SketchUp软件。图片来源：3Dprinting.com

CAD

CAD，即计算机辅助设计，允许创建和操作二维和三维模型、原理图、蓝图、图纸等。通过该软件，建筑师获得了在建筑施工前模拟和测试建筑结构完整性的能力，进一步确保结构的稳定性和安全性。具体的性能参数：能源效率、重量分布和隔热性能也可以通过这个软件进行优化。

业内有许多可供选择的CAD软件，其中最受欢迎的是： AutoCAD, Solidworks, Rhino, 和Sketchup.

BIM

BIM（建筑信息模型），与它的CAD对应软件很相似，但倾向于产生更多的信息，可以用二维、三维或数据表格来说明。这些模型通常不仅仅是项目的三维模型，它们包含了项目中各部件的尺寸和属性，这些都储存在BIM数据库中。

BIM软件的流行选择是Revit、ArchiCAD、Vectorworks和Tekla。

切片软件

图片来源：3Dbros.com

切片软件用于生成G代码，G代码可以说是告诉打印机在打印过程中如何放置材料的指令。这种软件将三维模型设计 "切片 "成二维层，使打印可以逐层放置。有各种各样的切片软件，每一种都有不同的特点和能力。

在切片软件生成的G代码中，有关于挤出机的位置、温度和所需速度的信息。该软件特别告诉打印机如何以及何时移动挤出机，将其放置在构建板上的位置，以及使用多少材料。

软件中嵌入了生成支持结构的能力，可以通过自动或手动放置。粘附选项也是可用的，特别是边缘和筏子。

结论

总之，建筑业的3D打印技术有可能彻底改变我们对待建筑和施工的方式，其好处是减少时间、低材料浪费、以及精确的设计。将CAD、BIM和切片软件与3D打印结合使用，可以实现更高效、更经济、更环保的施工过程。该技术有可能改变我们所知的建筑和施工的未来。