3D打印技術在建筑工程上的應用-開題報告

一、文獻綜述

（一）國內研究現狀

目前，我國3D打印技術尚處于初期發展階段。與增材制造技術發展最為領先的美國尚有一定的差距。

　　影響我國3D打印進一步產業化推廣的問題主要可以總結為以下幾點。第一，我國尚沒對3D打印行業建立統一的共性標準。由于使用3D打印技術制造產品的特點為小批量，個性化，這就凸顯行業共性標準的決定性意義。而國內目前整個行業尚處于一個整合度較低，比較無序的階段。這大大制約了3D打印在國內的大規模商業化進程；第二，3D打印原材料供給不足已成為制約其在我國發展的障礙之一。由于增材制造技術的特殊性，耗材在整個制造過程中起到了決定性的作用。而我國3D打印耗材主要依賴于國外進口，尤其是金屬材料。過高的材料成本可能成為阻礙發展的原因之一；國內機械制造產業鏈相對比較成熟，偏低的傳統制造成本，會大大降低3D打印技術的性價比。在一定程度上削弱市場對此技術的重視程度。

　　雖然目前我國3D打印在產業化的道路上稍落后于世界其他發達國家，但是在增材制造技術的研發上，我國并沒有遜色于其他國家，甚至在某些領域還處于世界領先地位。特別是在利用選擇性激光燒結（SLS）技術制造大型零部件這一技術上，我國更是走在3D打印技術發展最為成熟的美國之前，領先于全球。

••••••

（二）國外研究現狀

從2012年設備數量上看，美國目前各種3D打印設備的數量占全世界40%，而中國只有8%左右。國內3D打印在過去20年發展比較緩慢，在技術上存在瓶頸。1）材料的種類和性能受限制，特別是使用金屬材料制造還存在問題。2）成形的效率需要進一步提高。3）在工藝的尺寸、精度和穩定性上迫切需要加強。

在全球3D模型制造技術的專利實力榜單上，美國3DSystems公司、日本松下公司和德國EOS公司遙遙領先。

美國南加州大學的“輪廓工藝”3D打印技術項目，由美國航天局出資贊助。據該項目負責人介紹，“輪廓工藝”其實就是一個超級打印機器人，其外形像一臺懸停于建筑物之上的橋式起重機，兩邊是軌道，而中間的橫梁則是“打印頭”。該負責人說，“輪廓工藝”的工作速度非常快，24小時之內能打印出一棟兩層樓高、232平米的房子。此外該技術目前已可以用水泥混凝土為材料，并按照設計圖的預先設計，用3D打印機噴嘴噴出高密度、高性能混凝土，逐層打印出墻壁和隔間、裝飾等，再用機械手臂完成整座房子的基本架構。全程由電腦程序操控。

　　目前，在歐美等發達國家，3D打印技術的應用已較為廣泛，大到飛行器、賽車、房屋建造，小到服裝、手機外殼、甚至是人體組織器官。尤其在一些交叉學科領域中，3D打印的應用更加明顯。

•••

二、論文提綱

1 3D打印原理、分類

1.1 3D打印技術的原理

1.1.2 3D打印技術發展現狀

1.1.3 3D打印技術應用前景

1.2 3D打印分類

1.2.1 FDM：最早的3D打印技術

1.2.2 粒狀物料成型技術

1.2.3 光聚合成型技術

1.2.4 3DP三維噴繪打印技術

1.2.5 幾種技術比較

2 3D打印在建筑中的應用（實例）

2.1 3D打印輪廓工藝

2.1.1 3D打印輪廓工藝原理

2.1.2 3D打印輪廓工藝國內外應用實例

2.2 其他3D打印技術在建筑中的應用

3 3D打印技術對于建筑行業的優勢及弊端

3.1 優勢

3.2 劣勢

4 3D打印的前景

5 總結

三、參考文獻

[1]胡迪•利普森 (Hod Lipson) , 梅爾芭•庫曼 (Melba Kurman). 3D打印:從想象到現實[M]北京：中信出版社.2013

[2]羅軍.中國3D打印的未來[M]北京：東方出版社.2014

[3]趙鎮魁.燒結磚瓦生產技術[M]北京：中國建材工業出本社.2012

[4]楊金鐸.房屋結構[M]北京：清華大學出版社.2012

[5]黃新友，高春華.新型建筑材料及其應用[M]北京：化學工業出版社.2012

[6]在塚禮子，西出和彥.建筑空間設計學-日本建筑計劃的實踐[M]大連：大連理工出版社.2011

[7]呂恒林.土木工程材料[M]徐州：中國礦業大學出版社.2012

[8]劉吉平，張艾飛.建筑材料與納米技術[M]北京：化學工業出版社.2007

[9]王久立.新型建筑工程材料及應用[M]北京：中國電力出版社.2008

[10]張雄，張永娟.現代建筑功能材料[M]北京：化學工業出版社.2009

[11] 克里斯•安德森 (Chris Anderson). 創客:新工業革命[M]北京：中信出版社.2012