建筑3D打印工藝流程及市場(chǎng)現(xiàn)狀分析

1、Word文檔 建筑3D打印工藝流程及市場(chǎng)現(xiàn)狀分析 一、建筑3D打印工藝流程分析 3D打印技術(shù)是上世紀(jì)80年月開(kāi)頭興起的一種快速成型新制造技術(shù)，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)掌握技術(shù)，將打印材料通過(guò)逐層打印的方式構(gòu)造物體，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。其具有數(shù)字化、智能化、機(jī)械自動(dòng)化等特點(diǎn)。 建筑3D打印其本質(zhì)上是綜合利用管理、材料、計(jì)算機(jī)與機(jī)械等工程技術(shù)的特定組合完成工程建筑的技術(shù)。在建筑功能化、結(jié)構(gòu)造型簡(jiǎn)單化、規(guī)模擴(kuò)大化的建筑要求下，傳統(tǒng)的施工技術(shù)和方法是難以滿意和實(shí)現(xiàn)的。與傳統(tǒng)建筑業(yè)相比，3D打印技術(shù)可采納工業(yè)化的生產(chǎn)方式，大大削減了勞動(dòng)力的投入，降低了建筑成本，提高了效率，縮

2、短了生產(chǎn)建設(shè)周期，同時(shí)在建筑過(guò)程中防止了環(huán)境的大面積破壞。 二、中國(guó)建筑3D打印產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀分析 近年來(lái)，我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)進(jìn)展快速，廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、藝術(shù)創(chuàng)作、建筑設(shè)計(jì)、航空航天、生物工程等多個(gè)領(lǐng)域的新興技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2021年我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到157.5億元，同比增長(zhǎng)31.1%；估計(jì)2021年我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到208億元。 從下游應(yīng)用行業(yè)來(lái)看，目前工業(yè)中使用3D打印最多的行業(yè)是汽車(chē)工業(yè)，占比為16.4%。消費(fèi)領(lǐng)域/電子領(lǐng)域和航空航天則緊隨其后，分別為15.4%和14.7%。其中建筑建材行業(yè)在3D打印下游應(yīng)用中占比4.7%。 混凝土作為最大宗的建筑材料，為國(guó)計(jì)民生作出卓越貢

3、獻(xiàn)，然而混凝土在生產(chǎn)和使用過(guò)程中產(chǎn)生的高污染、高能耗已成為傳統(tǒng)混凝土技術(shù)進(jìn)展的重大阻礙。源于上世紀(jì)80年月的3D打印技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，被譽(yù)為第三次工業(yè)革命的代表。 3D打印過(guò)程為增材制造，成型無(wú)需模板、綠色環(huán)保、敏捷高效，為混凝土可持續(xù)進(jìn)展供應(yīng)了新的方向。3D打印混凝土自被報(bào)道以來(lái)，便引起了廣泛關(guān)注和專(zhuān)利申請(qǐng)熱忱，繼2021年由國(guó)外DShape打印出首棟建筑后。中國(guó)于2021年勝利利用3D打印技術(shù)建筑了混凝土建筑，國(guó)內(nèi)3D打印混凝土技術(shù)專(zhuān)利的申請(qǐng)于2021-2021年大幅上升，截至2021年我國(guó)3D打印混凝土專(zhuān)利公開(kāi)量為34件，申請(qǐng)量為30件。 從我國(guó)3D打印混凝土行業(yè)申請(qǐng)人專(zhuān)利量排名來(lái)

4、看，前十名申請(qǐng)量中高校占5位，公司也占5位，均為國(guó)內(nèi)水泥混凝土領(lǐng)域科研實(shí)力雄厚和施工技術(shù)先進(jìn)的單位。其中河北工業(yè)高校以申請(qǐng)量9件排第一，河北高校于2021年10月13日按趙州橋1:2的縮尺打印后現(xiàn)場(chǎng)裝配組裝成混凝土3D打印石拱橋，并對(duì)相關(guān)3D打印混凝土材料進(jìn)行專(zhuān)利布局。 三、中國(guó)建筑3D打印技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展分析 目前，在世界范圍內(nèi)建筑3D打印行業(yè)還處于探究和培育階段，主要開(kāi)展3D打印材料、設(shè)備等研發(fā)和小型構(gòu)件的打印試驗(yàn)，采納3D打印技術(shù)建筑大型基礎(chǔ)設(shè)施和建筑的工程項(xiàng)目還很少，致力于建筑3D打印技術(shù)的企業(yè)數(shù)量和規(guī)模尚待增加。作為一個(gè)具有巨大進(jìn)展前景的新興行業(yè)，建筑3D打印行業(yè)需要國(guó)家政策的大力支持、

5、基礎(chǔ)討論的突破，也需要各企業(yè)的共同努力。 2021年建筑3D打印行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀，3D打印建筑進(jìn)展?jié)摿薮?四、建筑3D打印技術(shù)展望 3D打印在建筑行業(yè)的應(yīng)用有許多優(yōu)點(diǎn)：較低的成本。打印建筑構(gòu)件可有效避開(kāi)材料存儲(chǔ)成本，也可充分利用建筑垃圾等，形成資源循環(huán)利用；3D打印建筑工期短，所需的勞動(dòng)力少，勞工成本低。塑形力量強(qiáng)，適合異形混凝土構(gòu)件的建筑，可以實(shí)現(xiàn)中空、鏤空制作，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的外形。環(huán)保性強(qiáng)。構(gòu)件提前預(yù)制，建筑安裝工程產(chǎn)生的建筑垃圾和灰塵等比傳統(tǒng)方法少。 3D打印技術(shù)是一個(gè)多學(xué)科跨界融合的技術(shù)體系，包括建筑模型的數(shù)字化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、混凝土材料、適應(yīng)建筑大體量特點(diǎn)的智能打印系統(tǒng)、混凝土體內(nèi)

6、或體外鋼筋增加、整體打印或打印構(gòu)件部品裝配式建筑技術(shù)等，其簡(jiǎn)單性不言而喻。3D打印建筑的討論和應(yīng)用推動(dòng)，將加快我國(guó)工程建設(shè)的裝配化、機(jī)械化、智能化和綠色化為特征的建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)展步伐，助推我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)。雖然目前在實(shí)體建筑的相關(guān)基礎(chǔ)性討論和工程應(yīng)用中也略顯不足，但3D打印建筑進(jìn)展?jié)摿薮?。人們亟需明確其進(jìn)展方向，理清其進(jìn)展思路，制定其進(jìn)展戰(zhàn)略。3D打印機(jī)技術(shù)雖然是一個(gè)新技術(shù)，但是它在繼承傳統(tǒng)的3D打印機(jī)技術(shù)以及工藝的基礎(chǔ)上也有相應(yīng)新的要求。建筑3D打印擁有寬闊的應(yīng)用前景。 搬磚工人或?qū)⑹I(yè)？3D打印住宅技術(shù)正在世界范圍內(nèi)逐步擴(kuò)張 2021年12月，印度LarsenToubro建筑公司在K

7、anchipuram測(cè)試基地用3D技術(shù)打印了一座混凝土住宅樓模型，占地面積65平方米。在打印過(guò)程中，該公司主要使用了丹麥公司COBOD的3D建筑打印機(jī)以及LT內(nèi)部開(kāi)發(fā)的混凝土混合物。 明顯，該模型只是一種概念驗(yàn)證。但這種住宅（如上圖所示）卻是將來(lái)的進(jìn)展趨勢(shì)。 事實(shí)上，與一般的3D打印技術(shù)相比，混凝土打印技術(shù)的難度更高。首先需要確保在打印過(guò)程中，混凝土都能夠流暢地流淌，這樣才能順當(dāng)進(jìn)出打印機(jī)，不發(fā)生堵塞，其次，打印機(jī)中擠出的混凝土又要能夠快速硬化，變得足夠堅(jiān)固，只有這樣才能承受后續(xù)層次的負(fù)荷，在滿意上述要求的基礎(chǔ)上，還需要實(shí)現(xiàn)這些層與層之間的充分粘結(jié)。 LT的高級(jí)執(zhí)行副總裁M.V.Satish表

8、示，此外，3D混凝土打印還需要克服在露天環(huán)境中（工作）的一系列挑戰(zhàn)，由于環(huán)境種的灰塵、濕度、水分、溫度等都是影響混凝土性能的變量，所以必需對(duì)這些影響因素進(jìn)行掌握。 換言之，若想開(kāi)發(fā)出相宜的3D混凝土混合物，并盡量滿意團(tuán)隊(duì)使用當(dāng)?shù)乜捎玫慕ㄖ牧系男枨?，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)需要進(jìn)行大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)不斷加以完善。 Satish指出，他們后來(lái)發(fā)覺(jué)，在印刷過(guò)程中存在著另外一項(xiàng)挑戰(zhàn)整合水平和垂直的鋼筋。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，他們特地修改了打印頭，將鋼筋嵌入其中。 依據(jù)印度政府提出Pradhan Mantri Awas YojanaGramin（PMAY-G）方案，又名人人有房住方案（Housing for All），當(dāng)?shù)卣?/p>

9、府的目標(biāo)是在2022年為農(nóng)村貧困人口建筑3000萬(wàn)套住房，這意味著在農(nóng)村地區(qū)每年要建筑住房500萬(wàn)套。 Satish認(rèn)為，面對(duì)印度的住宅行業(yè)在建設(shè)規(guī)模與建設(shè)速度上的巨大需求，3D打印肯定是最合適的技術(shù) 而且截止目前，LT已經(jīng)證明白這項(xiàng)技術(shù)的可行性，但是他們的原型還處于早期階段，尚不清晰假如進(jìn)行大規(guī)模開(kāi)發(fā)的話，詳細(xì)需要耗費(fèi)多少成本和多長(zhǎng)時(shí)間。 Satish認(rèn)為這主要取決于各種因素，比如建筑配置、建筑簡(jiǎn)單程度、墻壁尺寸、項(xiàng)目建設(shè)面積、一幢建筑的樓層或公寓數(shù)量等等。 雖然他們?cè)贙anchipuram打印的模型符合印度的建筑規(guī)范，但仍舊需要經(jīng)過(guò)法定機(jī)構(gòu)、討論機(jī)構(gòu)等多方面的設(shè)計(jì)驗(yàn)證過(guò)程。 在世界的另一端

10、，總部位于加州的Mighty Buildings公司已經(jīng)向客戶交付了一系列3D打印建筑。 聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席可持續(xù)進(jìn)展官Sam Ruben介紹道，他們使用一種專(zhuān)有的熱固性復(fù)合材料，能夠有效合成石頭。他們打印出整個(gè)工作室，建筑面積達(dá)350平方英尺，然后將其直接放到建筑工地上，再接上（水、電等）到公共事業(yè)設(shè)備。而兩個(gè)這樣的工作室模型連接到一起，就組成了一個(gè)更大的房子。 據(jù)悉，在今年晚些時(shí)候，該公司將推出由3D打印面板制成的定制化住宅，面積更大，并且這些房屋將被運(yùn)到建筑工地并在那里進(jìn)行組裝。 盡管Mighty Buildings的大部分銷(xiāo)售訂單都是針對(duì)C端消費(fèi)者的附屬住宅單元，但該公司盼望能夠借機(jī)切入現(xiàn)有的建筑行業(yè)供應(yīng)鏈，從而進(jìn)入到B2B服務(wù)領(lǐng)域。 Ruben稱(chēng)：對(duì)我們而言，專(zhuān)注于3D打印和材料是非常有意義的。（由于）我們能夠與（特定)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)開(kāi)發(fā)商和建筑商開(kāi)展合作。 Ruben指出，公司的愿景就是讓他們的生產(chǎn)工藝遍布到美國(guó)，乃至世界各個(gè)能夠找到合作伙伴，滿意其開(kāi)拓需求的地區(qū)。 印度、美國(guó)兩家公司高管Satish和Ruben不約而同地表示，3D打印有望徹