本文作者:福州钢结构施工工程

3d打印在建筑业的发展情况(3d建筑打印行业分析)

福州钢结构施工工程 2周前 ( 11-23 17:29 ) 7346 抢沙发
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3D打印建筑有发展前景吗?

3D打印技术,是上世纪80年代开始兴起的一种高新制造技术,其以数字模型为基础,运用计算机自动控制技术, 通过逐层打印方式构造三维实体,具有数字化、智能化、机械自动化等特点,而且相较于传统的减材制造,3D打印又称为增材制造。

事实上,3D打印技术在国内已有三十多年的发展历程,期间经历了多个不同的发展阶段3d打印在建筑业的发展情况

1、上世纪80年代,3D打印技术首次诞生,引起大众关注;

2、上世纪90年代,3D打印技术在研发应用方面获得初步发展;

3、本世纪初,由于3D打印技术在多方面的市场应用潜力,吸引大量投资、创业者涌入,市场上甚至出现一股3D打印技术热潮,但终究受限于技术研发与行业应用程度,市场遇冷后热潮渐退;

而目前,3D打印正在经历技术上的实质增长期,即不断的技术积累、技术突破与技术应用。这种实质增长最直观的表现,即是3D打印技术近年来更频繁的应用于如医学、制造、建造等行业领域,技术研发与市场应用真正开始融合。

但需要注意的是,实质增长期并非最终的技术成熟期,个案技术示范成果不代表技术具备广泛应用性条件。如此次中建二局打造的“原位3D打印双层示范建筑”,仅是中建股份技术中心和中建二局华南公司联合立项课题《建筑 3D打印技术研究与应用示范》的展示工程,距离3D打印技术真正广泛应用于建筑施工领域,3d打印在建筑业的发展情况我们还有很长的路要走。

1、3D打印建筑技术的主要优势

作为一项高新制造技术,3D打印建筑技术相较传统建造技术工艺,在资源与成本消耗、建筑施工效率、人力节省、资源环保等方面有着明显技术优势3d打印在建筑业的发展情况

1、机械化程度高,施工速度快,降低成本。如此次中建二局应用3D打印技术建造的双层示范建筑,净耗时不到60小时,高机械化3D打印技术能够有效减少建设时长,缩短工期,减少成本。

2、无模板施工, 资源消耗少。相较于传统施工工艺,3D打印建筑无需模板施工,且一次成型,一方面减少资源消耗,一方面避免因返工和因尺寸差别而导致的资源浪费。

3、劳动强度低, 节省人工。3D打印建筑的机械化程度很高,相继常规建筑施工可以减少一半的人工消耗。

4、施工过程安全、清洁。目前,3D打印建筑采用的材料为新型混凝土材料,减少了常规施工中出现的扬尘、施工噪音污染。

5、设计自由, 精确建造。3D打印技术的特点之一即是高机械化精确操作,这为建筑师的设计工作提供了更大的空间与更好的条件,借助CAD软件,通过3D打印,实现各种复杂、创意设计。

2、理性认知3D打印建筑的瓶颈难点

上述技术优势的实现,其前提条件是拥有相对成熟的技术配套措施。如由于3D打印建筑一次成型,无需模板施工,不会因返工和尺寸差别导致资源浪费,那么这客观上就要求3D打印设备具备较高的技术精度;再如节省人工一项,相对于常规施工,3D打印的确降低了对施工人数的要求,但对施工人员的技术能力却有着更高要求。

除此之外,目前3D打印技术在建筑领域的应用瓶颈,主要在于材料与设备两大方面。

材料问题

“材料问题”可谓是影响3D打印技术在建筑市场应用中的关键性问题。同常规建筑施工一样,3D打印建筑的打印材料也主要为混凝土,但不同的是,3D打印建筑所用混凝土材料有着更专业复杂的材料要求。

1、可挤出性:材料能够在输送系统中顺利流动,并能从喷嘴中连续均匀地挤出。

2、可建造性:材料能够形成自支持,即材料可自由堆积成型,有足够的强度去支撑上一层材料,在打印过程中,如果材料的承载力不足则会发生较大的塑性变形,甚至发生塑性坍塌。

3、粘结性与强度性:打印的材料层间要具有足够粘结力,同时,打印材料本身要能够达到较高的强度,特别是早期强度。

这些特点要求,决定了3D打印建筑需要一种全新的混凝土材料,这在客观上需要经历一个“技术研发-技术应用-技术突破-成本降低”的周期过程。就目前而言,市面上的各种3D打印材料明显成本过高,且在安全质量强度方面还有待进一步提高。

设备问题

3D打印建筑技术中,设备因素也是影响其具体市场应用的重要因素。这里主要指打印设备的尺寸、精度、受环境影响程度等。在此次双层打印建筑的具体打印过程中,不难发现3D打印设备的尺寸与具体建筑规模是密切相关的。

未来3D打印技术广泛应用建筑施工领域,所面对的建筑规模必然不会只局限于几米或几十米,这对3D打印设备本身是一个巨大的挑战。如,3D打印设备如何适应更大体量的建造要求3d打印在建筑业的发展情况?设备尺寸变大,打印精度是否会受影响?设备仪器占地面积变大,受天气、环境因素影响,如何保证正常打印施工?

综上,就目前而言,在进一步解决相应的材料、设备、技术难题前,3D打印技术在建筑施工领域的应用只能停留在部分轻量级的技术试验,一如此次中建二局的双层打印展示办公楼。当然,上述观点绝非否认3D打印建筑技术在环保、施工技术、建筑业发展等方面具有的重要价值与意义(这也是国家在2018年将其列入国家战略发展技术的主要原因),以及目前我国取得的重要技术成果。仅希望相应行业与技术人员,能够理性看待国内3D打印建筑技术发展。

3d打印发展现状

2020年我国3D打印市场规模超200亿元 全球排名第三

2017-2020年,我国3D打印产业规模逐年增加,增加速度要略快于全球整体增速,以致于我国3D产业占全球的比重在不断增加。根据2020年3月赛迪顾问发布的《2019年全球及中国3D打印行业数据》,2019年,中国3D打印产业规模为157.5亿元,同比增加31.1%。经初步统计,2020年中国3D打印规模突破200亿元,约为208亿元。

美国3D打印的产业规模占全球比重40.4%,德国仅次于美国,中国位居第三。作为3D打印起步较晚的中国,近几年,抓紧自主创新和研发,虽然和国外的技术还有一定差距,但也一步步朝着精细化和专业发展。当然,国内巨大的市场潜能,也吸引了不少国外3D打印行业巨头的目光和投资,进一步推动了中国3D打印产业的发展。

3D打印设备占比近45%

根据赛迪顾问(CCID)最新发布的数据显示,2020年,中国3D打印设备产业规模92.54亿元,占比最高,达到44.58%;3D打印服务产业规模64.46亿元,占比31.05%;3D打印材料产业规模50.59亿元,占比24.37%。

多数3D打印机价格在2500美元以上

3D打印机随用途的不用价位也不同,一般商用打印机价位较高,价位为几万到几十万不等;国内购物网站上已经可以购买到廉价的3D打印机价格在3000至5000元不等,并配有快速入门指南、相应软件下载、机器矫正等介绍。随着3D打印技术的应用越来越广泛,各种耗材、打印机的价格必将呈现下降趋势,未来3D打印机完全有可能像传统打印机一样,成为每家每户都买得起、用得上的设备。

3DScienceValley对企业的调查显示,中国市场对于高端的工业级3D打印设备采购占据主流地位,有超过44%的企业采用的10万美金/台以上的工业级3D打印机。

汽车、工业机械与航空航天是主要应用领域

3D打印应用的领域广泛,3D打印在下游应用行业和具体用途领域的分布反映了这一技术具有的优势和特点,同时也反映了这一技术的局限和在发展过程中尚需完善的地方。

根据中国增材制造产业联盟统计,在应用领域方面,由于工业机械、汽车制造、航天航空等领域对于构件质量要求、定制化要求较高,因此,我国3D打印应用领域主要集中于工业机械、汽车制造、航天航空等领域,三者合计占比超过50%,其中工业领域应用占比20%,航空航天应用占比18.90%,汽车领域应用占比16.00%。

注:相关官方机构未公布2020年数据,上述数据为中国增材制造产业联盟2018年统计数据,仅供参考

—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国3D打印行业深度调研与投资战略规划分析报告》

3D打印技术在建筑设计的应用探讨?

近些年来3d打印在建筑业的发展情况,3D打印技术有了非常迅猛的发展,且在社会生活的很多领域到得到了非常广泛的应用,其中3D打印技术是基于离散和堆积成型的原理,采用分层打印,逐渐叠加的方式对三维实体进行生成的一种比较先进的制作技术。在很多研究中可以证实,对3D打印技术进行科学合理的运用可以很大程度提高工作效率,用比较低的成本对一些重要部件、实物进行制造和生产,从而形成一些非常复杂、精致的实物结构和造型。那么接下来我们就来了解一下3D打印技术在建筑设计的应用.

1前言

在建筑领域,与以往的技术相比较3D打印技术操作更加方便、简单和快捷,这样就引起很多专业人士的关注,可以应用真实的材料对实体进行快速的建造和成型,因而得到了广泛应用,具有很好的发展前景。

23D打印技术

所谓3D打印技术就是通过利用物理层进行持续的叠加,应用一些材料进行逐层的增加,这样就可以生成三维实体,这是一种高新技术。与以往的建筑技术相比较,3D打印有非常明显的差异,可以根据3D打印步骤将其分成为制造技术。从目前的现状来看3D打印是先进科学技术发展的趋势。在具体的应用中可以分为3个步骤:在计算机使用相关软件设计的时候需要打印模型3d打印在建筑业的发展情况;通过利用一些成型设备(3D打印机)3d打印在建筑业的发展情况;利用各种类型材料进行打印,进而就可以将所需要的产品制造出来。对于3D打印技术而言,其具有很高的综合性、复杂性,既可以把计算机上面的数字建设模型计算与机电控制技术有效的结合在一起,还可以将一些比较先进的信息、材料使用以及化学应用技术等进行应用,因此该技术能够对其作用进行充分发挥。同时3D打印机是重要的设备,但是其需要进行有效控制,还需要与计算机进行连接,进而把计算机模型转换成具体实物。此外3D打印技术包括很多种系统,以精度机械、数字控制等系统为主,并且由打印材料、工艺以及模型设计等部分组合而成。

3建筑设计领域中使用3D打印技术的优势

3.1能够降低建筑成本

在使用3D打印技术的时候,设计人员只要采用计算机和打印机就可以制造完整的建筑模型,也可以大幅度对劳动力进行减少,大大节约人工方面的成本。在进行模块定制、对单件进行小批量生产,可以大大降低生产成本和工程的使用时间,也可以起到节约建筑原材料的目的,进而促使建筑施工中成本得到大幅度降低。

3.2能够对建筑工程的施工工期进行缩短

目前3D打印技术既不对传统的施工队伍进行使用,也不使用砖瓦等建筑材料,绝大部分的建筑构件都是在工厂使用打印机进行建设和构造,最后再到施工现场进行组装,促使建筑生产得到大幅度减少,生产效率得到大大提升。从实践的效果可以看出,3D打印技术与以往建筑材料相比,速度要快很多,不需要使用模具,还可以起到节约成本的目的,也可以大幅度提高建筑生产效率,促使建筑行业得到很好的发展和转型。

3.3可以很大程度提高建筑工程的质量

该打印技术的相关产品是没有缝隙的衔接,具有很强的稳固性和连接强度,将电脑中的程序与数字技术相互结合在一起可以促使建筑数据的精确性得到保证。同时使用坚固的建筑材料可以促使房屋质量得到保证,进一步完善渗漏、开裂等问题。

3.4对建筑危险进行降低

使用3D打印技术能够促使建筑施工中高空坠落和建筑物出现坍塌的危险系数得到大大降低,也可以为工作人员提供更加安全、稳定的环境。除了以上四个方面的优势之外还有很多其3d打印在建筑业的发展情况他的优势,3D打印技术能够根据建筑设计人员的设计图纸对各种具备复杂性、个性化的建筑造型进行打印,并且具备外部美观、环保等特征。还可以对建筑施工工期进行大幅度缩短,对建筑模型进行很快的造型,也能够对人口居住问题进行有效解决。

43D打印技术在建筑设计中的应用

4.1在建筑设计中的应用

在进行建筑施工和设计中,其对建筑项目规划、实施以及验收等都有非常重要的影响,所以建筑施工的相关人员要对建筑施工设计更加重视,实现创新性建筑设计的目标。3D打印技术在建筑设计方面的应用不但能够反映各类人群对于建筑设计的需求,还能够切实地表现出建筑的自身价值。此外,从建筑的整体上分析具有良好的经济效益,且在建筑施工和设计中3D技术可以开展建筑特殊性设计工作,保证工程计价的方便性,获得比较客观的预算,促使人们具有非常直观的感受,对其进行辅助,并且从根本上对存在的问题进行有效解决,促使建筑施工的质量和安全得到保证。

4.2在建筑施工中的应用

3D打印技术在建筑的施工阶段应用,可很好的控制施工误差,提高施工效率,可通过控制系统控制3D建筑打印设备按照不同的切片方案进行打印,打印精确度可控制到mm级别,在建筑打印过程中可以随时终止,再次打印时,3D打印系统可实现精确定位之前打印位置。这与传统的建筑施工工序有很大的区别。比如:在钢筋的布置方式,可选择边打印边布置,也可打印过程中预留孔洞,打印后布置钢筋或钢筋笼,再进行浇筑,最终满足建筑标准要求。

53D打印技术在建筑设计中的未来发展趋势

5.1在建筑设计方面

传统的建筑设计需要考虑的因素较多,尤其会受到施工技术的限制,许多建筑设计理念会由技术限制很难实现。传统建筑设计以图纸设计为主,但3D打印技术能够进行三维模型设计,将传统图纸与地理信息、建筑扫描等电子数据进行结合,并以实物形式展现出来,可通过实景建模形式,展现真实三维场景。前期设计模型可经过分割、单体化和比例缩放等步骤制作成等比例三维模型,再利用3D打印技术便可将模型1:1打印出来。3D打印可以灵活处理模型,直接在文件上进行编辑修改,就可实现调整,同时,也可方便实现多色彩打印,甚至可以给模型增加透明、金属等不同元素。

5.2在建筑材料方面

从目前的发展现状来看,3D打印技术主要是在陶瓷和黏土等建筑材料的施工上应用,这是是以往建筑材料的不同之处,并且在今后的发展中该技术也会与纤维、化学等为主的材料进行应用,也会对建筑剩下的建筑材料进行分解和重新建设,进而促使材料得到循环利用,对建筑材料的利用率得到提升,建设生产成本。此外与传统材料相比较3D打印技术中使用的材料物理性能质量更加优,例如:混凝土在3D打印技术的使用下,其原材料会有很大改变,在混凝土中可以加特配的水泥、树脂等,使其符合3D打印的要求。

5.3在工程造价方面

在以往对工程进行造价管理,主要是根据相关规范和设计图纸来对工程量进行计算,并且根据市场价格、定额保准对价格进行计算,对费用进行获取,进而在综合之后计算出工程的预算价格,这就是工程成本,而设计的调整、变更等,对计价工作有很大影响,一个小的设计调整,都会导致计价工作很大的工作量。而采用三维建模后,可在施工前期充分对建筑施工各阶段进行分析,调整、计价也都非常方便,并可分析对比不同施工技术、施工流程对造价的影响。目前,由于我国3D打印技术发展还处于起步阶段,结合3D打印的工程计价成本要比传统计价成本高很多,并且伴随着爱打印技术的不断发展,将其与一些数字模型建设、设计以及材料等技术相结合,成本也会不断降低。此外当3D打印的设备慢慢普及后,施工企业只需购买并对其定期进行维护保养、及时的更新程序,这样就可以使得成本有很大程度的减少,保证经济效益的提高。

5.4在功能技术方面

在今后的发展中3D打印技术的发展更加多元化和多样化,也就是技术的应用不仅仅只是在某一个行业,而是应用到各个行业中,3D打印的设备也会独立进行设计、施工等过程,为建筑设计提供了更多的设计空间。3D打印的设备也会更加智能化,大大提高制作水平及效率,能够在不同复杂施工环境中应用。

6结语

在建筑工程中3D打印技术在不断的实践和发展,技术也越来越先进和成熟,不仅可以使得建筑施工、设计朝着智能化方向不断发展,还可大幅度提高建筑施工效率和质量.相信经过以上的介绍,大家对3D打印技术在建筑设计的应用也是有了一定的认识。欢迎登陆中达咨询,查询更多相关信息。

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3D打印建筑材料介绍,3D打印将给建筑行业带来的革命

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。那么,用3D打印技术打印的房子是什么样的?实际上,随着技术的成熟,3D打印可能已经成为建筑业的革命性技术。3D打印建筑最大的好处是节能环保、节省材料,接下来小编就为大家整理了一些3D打印建筑材料的相关信息。

一、3D打印建筑材料

3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式,并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。

二、3D打印原理技术

日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品,而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同,只是打印材料有些不同,普通打印机的打印材料是墨水和纸张,而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是实实在在的原材料,打印机与电脑连接后,通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说,3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备,比如打印一个机器人、打印玩具车,打印各种模型,甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理,因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。

  三、3D打印过程

  1、三维设计

英国工程师“打印”出无人飞机三维打印的设计过程是:先通过计算机建模软件建模,再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面,即切片,从而指导打印机逐层打印。设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器,其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。

  2、切片处理

打印机通过读取文件中的横截面信息,用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来,再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。

打印机打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米来计算的。一般的厚度为100微米,即0.1毫米,也有部分打印机如ObjetConnex 系列还有三维 Systems' ProJet 系列可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天,根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用三维打印的技术则可以将时间缩短为数个小时,当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。

传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品,而三维打印技术则可以以更快,更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。一个桌面尺寸的三维打印机就可以满足设计者或概念开发小组制造模型的需要。

3、完成打印

三维打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够(在弯曲的表面可能会比较粗糙,像图像上的锯齿一样),要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法:先用当前的三维打印机打出稍大一点的物体,再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。

有些技术可以同时使用多种材料进行打印。有些技术在打印的过程中还会用到支撑物,比如在打印出一些有倒挂状的物体时就需要用到一些易于除去的东西(如可溶的东西)作为支撑物。

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关于3d打印在建筑业的发展情况和3d建筑打印行业分析的介绍到此就结束了,不知道你从中找到你需要的信息了吗 ?如果你还想了解更多这方面的信息,记得收藏关注本站。

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