3D打印这一诞生于上世纪90年代中期的技术又称“增材制造”，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，广泛应用于珠宝、鞋类、航空航天、医疗产业等领域，在建筑方面的应用还较为前沿。
11月17日，中国建筑集团在中建二局华南公司广东建设基地打印出一栋约230平方米、7.2米高的双层办公楼，这是“世界首例原位3D打印双层示范建筑”，标志着原位3D打印技术在我国建筑领域的取得突破性进展。
- 一是原位打印，即现场直接将主体打印成型，无需二次拼装
- 二是采用轮廓工艺，即打印出的墙体是为中空的，方便添加保暖填充物
- 三是首次将这项技术运用到双层建筑上，结构难度更大
“吃进”混凝土，吐出“一座房子”，这次打印的建筑施工工期比传统建设缩短50%，在施工现场，只看到一台3D打印机和五六名工人在工作。“由于3D技术打印房屋全部使用机械自动化操作，以往要十二三名工人操作的项目少一半人都没问题，而且成本更低了。而且3D打印建筑的基本原理与一般打印机一样，要有打印机体、喷头、油墨、纸张。”中国建筑技术中心材料工程研究所所长助理霍亮说。如果把建筑四周搭建的金属框架视作打印机的机体，那么喷吐混凝土的打印头就相当于一般打印机的喷头，但它喷出的“油墨”却不是一般的混凝土，而是需要特别配制的。有了打印机、打印头和打印材料，“纸张”当然也是必不可少的。“在施工前，我们在地下预埋了钢筋笼，这就相当于‘打印纸’。”中建二局广东建设基地有限公司科技部副经理黄云说，“在打印过程中，随着墙体的不断长高，还得按照图纸去加装钢筋。”
3D打印建筑喷吐混凝土和传统施工浇筑混凝土一样，要一次完成，不能间断。打印头通过一圈一圈连续喷吐宽5厘米、厚2.5厘米的打印材料，经过层层堆积建造墙面。如果下层混凝土砂浆凝结慢，没有形成足够的硬度，就无法支撑上层材料的重量，导致墙面变形甚至垮塌；如果凝结太快，又会出现和上层材料的黏合问题。“我们通过反复试验，在一般的混凝土砂浆中添加了外加剂，通过调节材料粘稠度和凝结时间，终于开发出了3D打印所需要的混凝土，而且它的强度能达到C40-C60，完全满足建筑强度的要求。”霍亮说。
熟悉建筑行业的人都知道，混凝土浇筑需要模板，但3D打印建筑的施工现场却没有。“从传统工艺特点来说，混凝土结构成型需要模具。而建筑3D打印技术是基于计算机智能控制实现建筑构件及建筑免模板的施工工艺，在曲面建筑和穹顶式建筑建造上具有明显优势，同时为设计师自由创作提供了可能。”中国建筑技术中心材料所所长张涛说。
3D打印技术无疑将推动制造业的数字化发展，在3D打印的世界里，建筑师、工程师和建筑工人将借助科技之力，将建筑与3D打印结合，完成对现有建筑技术的再造。其实，近年来3D打印建筑在国内外建筑界已经引起了广泛关注，相关探索层出不穷。
“目前，国内外建筑3D打印技术同步发展，中国建筑行业在某些应用方面甚至已经超越国外同行。”霍亮说，“3D打印建筑涉及学科多，缺少相关的技术标准、设计规范。目前国内的相关行业组织已经成立，国内外的业务交流活动也越来越多。”在国家政策引领下，国内建筑企业在3D打印方面的探索正步步深入。“畅想未来，这一技术也许会用在外太空建造中，我们可能只需要一个‘打印机’就能从月球表面提取材料造房子了。”霍亮说。
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