科技發展日新月異,不由得令人驚嘆、引人唏噓。在工業4.0的發展浪潮中,3D打印、云計算、工業機器人、虛擬現實、人工智能等都在迅速發展,并在各行業中大放異彩。
對于看慣了傳統建造技術的人來說,一定會對3D打印建筑特別好奇。這里所說的3D打印,是一種快速成型技術,它以數字模型文件為基礎,運用粉末狀塑料、金屬、混凝土等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體。
從產業鏈來看,3D打印上游為蠟、砂、塑料、金屬、石膏等其他各種材料,中游為3D打印設備及技術,下游則為建筑、制造、醫療、軍事等應用領域。其實,經過這些年的發展,3D打印應用的領域越來越多。珠寶、鞋類、建筑、汽車、航空、醫療等領域,都成為了3D打印落地的幾大領域。
目前,建筑業仍然是勞動密集型產業,人工成本較。采用3D打印后,打印過程基本由機器完成,極少需要人工干預。這樣一來,不僅可以節省大量人工成本,還可以有效降低施工中的傷亡事故發生的概率,進而也就保障了施工的安全性,工程項目得以如期完成。
在建筑模型制作階段,3D打印技術可用于建筑模型風洞實驗、效果展示、建筑工程和施工(AEC)模擬。3D打印大大提高了生產效率,可以比其他建筑方式更容易建造出高成本曲線建筑和高強度、輕質量的混凝土建筑物,如共享房屋。
由于采用的是一體化成型技術,3D打印出的建筑質量也是很好的。墻體與鏤空的柵格成為一體,因而整體受力均勻,具有保溫隔熱、抵抗風力的效果。值得注意的是,某些3D打印建筑材料強度高、質量輕,比起傳統建筑材料要有很大的優勢。中空的“Z” 字形結構,可以產生一種三角形的穩定支撐,從而達到較佳的抗震效果。
總結起來,3D打印在建筑設計方面的應用,不但能夠反映各類人群對于建筑設計的需求,還能夠立體地表現出建筑自身所具有的多元化價值。從建筑整體上分析可以看出,3D打印具有良好的經濟效益,且在建筑施工和設計中可以開展建筑特殊性設計工作,保證工程計價的方便性,獲得比較客觀的預算,從而讓建筑項目負責人做好資金預算,合理制定施工方案。
基于其廣闊的發展前景,目前國內外許多企業都已進軍3D打印市場。就國外而言,投資于3D打印技術研發的企業包括福特、豐田、空中巴士等知名企業。EOS、SLM solution、3D Systems等老牌3D打印巨頭較早布局,憑借多年的技術積累,已經擁有了較高的市場份額和客戶認知度。放眼國內,3D打印產業在北京市、廣東省、浙江省、湖北省、陜西省得到較快發展。北京市3D打印研發和生產服務的企業已達70家以上,2018年實現銷售收入超6億元。
作為新興產業,今后我國3D打印還應從上游供應、國家政策、下游應用等方面穩步推進。在國家政策的推動下,相關企業需加大對3D打印材料的研發、3D打印技術的革新和3D打印終端的應用。相信在多方努力之下,3D打印技術行業標準不統一、材料類型較單一、專業人才缺乏等問題都講得到妥善解決。
2020年,3D打印迎來了新的機遇與挑戰。從美食、美妝到玩具、航空,3D打印的創新型應用正引發各界人士期待。也許在不久的將來,我們能聽到關于3D打印技術研發、產品研制的更多好消息。
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