中工網(wǎng)訊(中工網(wǎng)記者趙劍影 通訊員張文宇 馬啟迪 朱沖)11月17日，中建機械制造的建筑3D打印機在中建二局廣東建設(shè)基地完成了一棟7.2米高的雙層辦公樓主體結(jié)構(gòu)的打印，它是“世界首例原位3D打印雙層示范建筑”。這標志著原位3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域取得突破性進展。

“3D打印建筑的基本原理與一般打印機一樣，要有打印機體、噴頭、油墨、紙張。”中國建筑技術(shù)中心材料工程研究所所長助理霍亮介紹說。如果把建筑四周搭建的金屬框架視作打印機的機體，那么噴吐混凝土的打印頭就相當于一般打印機的噴頭，但它噴出的混凝土是需要特別配制的。有了打印機、打印頭和打印材料，“紙張”當然也是必不可少的。“在施工前，我們在地下預(yù)埋了鋼筋籠，這就相當于‘打印紙’。”中建二局廣東建設(shè)基地有限公司科技部副經(jīng)理黃云說，“在打印過程中，隨著墻體的不斷長高，還得按照圖紙去加裝鋼筋。”

據(jù)了解，3D打印技術(shù)主要用在房屋建造過程中的主體施工階段，傳統(tǒng)工藝在主體施工中涉及到模板、鋼筋和混凝土三個方面。3D打印技術(shù)的所有工藝也是圍繞著這三個內(nèi)容進行的，目前3D打印還無法打印鋼筋，鋼筋布置還需要依靠人工。但混凝土澆筑所需要的模板，在3D打印建筑的施工現(xiàn)場卻沒有，因為3D打印頭里噴出的混凝土可不一般。

3D打印建筑噴吐混凝土和傳統(tǒng)施工澆筑混凝土一樣，要一次完成，不能間斷。打印頭通過一圈一圈連續(xù)噴吐寬5厘米、厚2.5厘米的打印材料，經(jīng)過層層堆積建造墻面。如果下層混凝土砂漿凝結(jié)慢，沒有形成足夠的硬度，就無法支撐上層材料的重量，導(dǎo)致墻面變形甚至垮塌;如果凝結(jié)太快，又會出現(xiàn)和上層材料的黏合問題。“我們通過反復(fù)試驗，在一般的混凝土砂漿中添加了外加劑，通過調(diào)節(jié)材料粘稠度和凝結(jié)時間，終于開發(fā)出了3D打印所需要的混凝土，而且它的強度能達到C40-C60，完全滿足建筑強度的要求。”霍亮說。

“建筑3D打印技術(shù)是基于計算機智能控制實現(xiàn)建筑構(gòu)件及建筑免模板的施工工藝，在曲面建筑和穹頂式建筑建造上具有明顯優(yōu)勢，同時為設(shè)計師自由創(chuàng)作提供了可能。”中國建筑技術(shù)中心材料所所長張濤說。3D打印技術(shù)無疑將推動制造業(yè)的數(shù)字化發(fā)展，在3D打印的世界里，建筑師、工程師和建筑工人將借助科技之力，將建筑與3D打印結(jié)合，完成對現(xiàn)有建筑技術(shù)的再造。

據(jù)專家介紹，目前雖然3D打印技術(shù)沒有真正批量應(yīng)用在建筑工程中，但原位3D打印技術(shù)的成功應(yīng)用，無疑對3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域的推廣奠定了基礎(chǔ)。3D打印建筑在大大節(jié)省建筑用料的同時，還可以降低施工成本。建筑3D打印可以充分利用打印智能控制，使建筑一次成型，節(jié)約材料60%，同時可減少建造過程中的工藝損耗和能源消耗。“我們這個項目建筑面積約230平方米，分為上下兩層，打印部分為墻體和構(gòu)造柱，主體打印部分僅需3天。”霍亮說，“由于3D技術(shù)打印房屋全部使用機械自動化操作，以往要十二三名工人操作的項目減少了一半人工。”

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