该技术适用于所有气候区,在施工环境友好的夏热冬暖、温和地区应用更广泛;主要用于新建建筑,也可用于既有建筑的局部改造(如构件修复);尤其适配造型复杂、构件标准化程度低的建筑,能显著降低复杂结构的施工难度与成本。
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3D打印技术的适用性 |
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适用的气候区 |
适用的建筑类型 |
适用的建筑规模 |
适用的建筑功能 |
适用的建筑能耗 |
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严寒/寒冷/夏热冬冷/夏热冬暖/温和 |
新建建筑/既有建筑 |
单体建筑/建筑社区 |
公共建筑/居住建筑 |
超低能耗建筑/近零能耗建筑/零能耗建筑/产能建筑 |
技术目标
3D打印技术的核心目标是实现“低成本、低能耗、低污染、高效率”的建筑建造,最大程度减少浪费,从而降低成本和碳排放量。
3D打印技术突破传统施工工艺限制,实现复杂造型建筑的一体化建造,设计创新空间大幅拓展,同时降低人工成本,缩短工期,降低建造成本,改善施工环境,提高施工材料利用率。
技术体系
3D打印技术将打印材料通过打印设备,经过程序设定和结构设计,打印建造成实体建筑。
3D打印设备有大型龙门式打印机、机械臂式打印机、移动式打印机等。大型龙门式打印机适用于低层、多层建筑的整体打印,设备跨度可达10—30米,高度可达5—10米,通过导轨移动实现建筑平面范围内的打印,打印喷头可多角度调节,适配墙体、楼板、梁柱等不同构件的打印需求。机械臂式打印机适用于复杂造型构件或既有建筑局部改造,机械臂自由度高,可实现多角度、高精度打印,打印范围灵活,但打印尺度较小,通常用于构件预制而非整体建筑打印。移动式打印机适用于大型建筑社区或偏远地区项目,设备可拆解运输,现场组装,无需固定场地,打印效率较低,但灵活性高,适合于快速建造项目。
图.全球最大的3D打印住宅项目
3D打印技术的材料以水泥为原材料,掺入砂石外加剂,适用于承重墙体、梁柱等结构构件;以再生骨料或者轻质材料为原材料,降低材料成本与碳排放量,适用于非承重构件;以工业废渣为原材料,通过碱激发胶凝活性,具有耐高温、耐腐蚀性。
3D打印技术利用有限元分析软件,优化结构设计,将结构构件进行拓扑优化,设置为一体化打印构件,降低构件重量和材料消耗量,提升建造效率。通过专用软件,设定打印参数,规划打印路径,并实时监测打印参数进行偏差调整或者报警,最后经过养护提升强度、耐久性。
技术路径
3D打印技术根据建筑构件类型选择打印材料,利用建模软件优化模型,采用打印设备精准打印。根据项目实施经验,逐渐优化打印材料配方、打印工艺参数、设备性能等内容,推动3D打印技术的规模化应用。
3D打印技术应满足《3D打印混凝土应用技术规程》(T/CECS10184-2022)要求,建筑应满足《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2015)等规范要求,重点验收构件强度、尺寸偏差、结构安全性。
典型案例
暂未更新