3D打印技術在建筑業的革命：建設更為高效和可持續的未來

3D打印，也稱為增材制造（AM，additive manufacturing），自幾十年前該技術最初構思以來，3D打印技術在建筑領域的崛起標志著建筑業的一場革命。近年來，隨著開源技術的進一步發展，3D打印越來越受歡迎，大公司和個人愛好者現在都可利用這項技術來構建從汽車零件到假肢甚至覆蓋了小工具和小發明的一切。

但這項技術最好的應用之一可能也是它最不受歡迎的——建筑。

IEEE高級會員Shailaja Patil表示：“3D打印是一種快速發展的技術，有可能徹底改變建筑業。通過允許快速高效地生產復雜的建筑組件，3D打印能夠在現場和場外創建高度可配置的結構?！?/p>

“3D打印與建筑&天作之合

該技術通常涉及建筑中常用的材料，如混凝土。

IEEE高級會員Manpreet Singh Manna將3D打印描述為“一個使用計算機控制的打印機逐層構建3D項目的過程”。

Singh Manna表示，在建筑行業，3D打印尤其有益，因為它為建筑師、工程師和建筑商開辟了一個充滿可能性的新世界。

此外，3D打印在建筑中的環境和經濟效益不容忽視——畢竟，根據世界綠色建筑理事會（World Green Building Council，https://worldgbc.org/advancing-net-zero/embodied-carbon/#:~:text=Buildings%20are%20currently%20responsible%20for,11%25%20from%20materials%20and%20construction.）的數據，建筑施工占全球碳排放量的11%。

Patil說：“3D打印使建筑業能夠提高可持續性，同時減少開支，最大限度地縮短施工時間。這項技術在建筑實踐中確實可以看到更環保的潛力發展，一些公司甚至在探索用替代材料、，如泥漿、回收塑料和竹子?！?/p>

Patil表示，3D打印在建筑中的應用方式多種多樣，包括：

組件預制：在場外制造部件，然后將其運輸到需要的地方，從而減少施工時間和成本。

模板印刷：制作復雜的形狀和設計來創建模板或模具，方便結構的鑄造，有助于減少對傳統模板的需求，這可能既耗時又昂貴。

現場制造：在建筑工地使用大型3D打印機來開發整個設計，這通常比傳統的建筑方法更快、更具成本效益。

混凝土印刷：將混凝土分層印刷，以創建各種（通常是復雜的）結構，從而減少開發某些形狀和設計所需的工作量。

當涉及到大型建筑項目時，AM可以大規模用于創建整個建筑，甚至基礎設施。

Singh Manna說：“可以利用大型3D打印機開發墻壁、地板和屋頂等部件，以便現場組裝。在住宅建設方面，這種方法有很多優點，包括更快的施工時間和更低的成本，但它也適用于物理基礎設施——事實上，過去幾年，阿姆斯特丹和孟買都使用這種方法建造了人行天橋?！?/p>

隨著底層AM技術——設計軟件、機器人和自動化以及材料科學——的改進，我們將能夠以更高的精度和效率打印更大、更復雜的結構。

Singh Manna說：“雖然3D打印在建筑中的應用還不普遍，但它正在迅速普及?！?/p>

Patil對此表示贊同。

“3D打印在建筑和工業領域的未來令人興奮，充滿了可能性?！?/p>