贵州3D打印技术创新中心： “进军”建筑材料

　　“今年9月初，我们中心掌握了3D打印技术在建筑材料制造方面的核心技术。自此，3D中心拓展了在建筑材料制造领域的业务，又有了一个新的市场。”贵州3D打印中心负责人赵强说，从锁定建筑材料制造领域到最终突破技术瓶颈，中心花了近两个月。

　　随着国内3D打印技术的完善，越来越多的物品都可以由3D打印完成了。然而，在不同的制造领域，其制造工序大不一样，因而需要一定的研发时间。

　　“与工业、医疗类产品不一样，建筑软件的图形建模一直是难点。”3D中心技术员彭伦漾介绍，相比工业产品的设计图、医疗产品的CT图片，建筑类产品通常只有效果图，“效果图通常是没有任何尺寸的，产品无法像工业设计图与医疗CT图片一样经过简单处理就能直接导入设备，图纸需要经过反复调试后才能进入系统进行打印。”

　　刚开始，遇到这一“头疼”的问题，3D打印中心的技术员也只能硬着头皮凭着以前建模的“感觉”去修图片。在打印成品与图片的反复对比中，3D打印中心的技术员才逐步掌握了建筑材料领域图形建模的技术。

　　“现在，拿到订单，我们在几周内就能完成图形建模了。”赵强说，目前，在国内3D打印市场，建筑材料的局限性还很大，大部分拥有3D设备的中心只能制造模型。但是，这一技术在景区、会展中心等领域有着很强的应用面，市场不容小觑。

　　与单件或者少量的工业、医疗产品订单不一样，建筑模型的订单通常是成套的，其市场效应要好得多。以前不久3D打印中心与遵义“黔北民居”景区达成的订单为例，其产品定量是以往订单的3倍以上，成交金额也在3倍左右。

　　“事实上，3D打印在建筑领域的市场前景是相当广阔的。”赵强说，尽管国内还不能生产实体建筑，但这一技术突破只是时间问题而已。而在此之前，贵州3D中心将积极参与到建筑领域制造中，抓住这一发展机遇。

　　由于3D打印建筑可以一次性整体成型，相比起传统建筑由成千上万个砖、混凝土、钢筋等多个“零件”拼接而成，3D打印建筑的强度和抗震性能都得到极大提高。而和传统建筑相同的强度下，3D建筑还可以通过优化结构的方式节省材料，从而实现降低成本。

　　根据国外较为成熟的建筑物生产案例分析，采用3D打印建筑比传统建筑方式至少可以节省30%以上的材料。在节省材料的同时，内部结构还可以根据需求结合声学、力学等原理做到最优化，所以它的壁厚可以做得很薄，现在常规的建筑一般是24厘米宽度，打印建筑可以做到18厘米甚至更薄，同时强度和保温性能丝毫不会减弱。

　　“尽管3D打印技术拥有很多优势，但目前，在实体建筑打印方面还存在不少难题。”3D打印中心总工程师邓京伟说，要解决这一问题，首先，必须建立起一套与3D打印相适应的建筑体系，改变传统的建筑设计模式。

　　由于传统的建筑设计更多是面向功能及施工工艺的要求去做，但是3D打印的设计就完全不同，3D打印建筑的材料大部分是特种混凝土，很难有钢筋、石材，这就要求在设计时要考虑材料的特性。

　　再者，3D打印施工是用喷头或者立体喷头输送材料，设计还要符合受力和机器成型的特点。除此之外舒适性、安全性以及相关建筑标准等问题也不容忽视，因此目前现有的建筑设计系统几乎都不能直接搬来运用，必须要重新建立一套符合3D打印要求的建筑设计体系。

　　“在建造设备方面，国内外目前也没有成熟的商品可以使用。”邓京伟说，建筑打印需要精度与自动化，相当于是把现在的自动机床和建筑机械结合起来。但是，这对于我国的制造工业，尤其是大型机床的制造工业是个很大的挑战。

　　目前，由贵州3D打印中心生产的建筑模型精度在0.1毫米，相当于一根头发丝的粗细。

　　“3D打印技术的生产周期短、产品精度高，对于省内不少展厅而言，定制沙盘模型多了一种方式。”赵强说，日后，3D中心将加强与西安交通大学快速制造中心的交流，及时掌握国内最先进的3D打印技术，从而提早实现中心在建筑领域的产业布局。

　　本报记者 余泽昊