【論文】3D打印技術(shù)在規(guī)劃建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用初探

本文是中國建筑設(shè)計院王帥規(guī)劃師和中國科學(xué)院自動化研究所沈震研究員聯(lián)合發(fā)表的文章。南極熊小編整理，供大家閱讀。
文章主要介紹了在城鄉(xiāng)規(guī)劃與建筑相關(guān)行業(yè)同樣面臨產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和深度變革之時，3D打印技術(shù)能否從某些角度為規(guī)劃建筑行業(yè)的發(fā)展帶來啟示，或者在某些方面推動其轉(zhuǎn)型發(fā)展，值得去探索與嘗試。作為兩種技術(shù)領(lǐng)域的交叉結(jié)合，將著重從3D打印技術(shù)的發(fā)展、行業(yè)變革需求、規(guī)劃建筑領(lǐng)域的應(yīng)用、模型制作流程、前景與挑戰(zhàn)等幾個方面展開論述，并提出未來發(fā)展的路徑與措施建議。

3D打印規(guī)劃建筑領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用

應(yīng)用特征

一、行業(yè)變革需求

全球經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型發(fā)展和我國改革開放的持續(xù)深入使我國的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)出了“新常態(tài)”的局面，這種新常態(tài)既延續(xù)了以往的精髓和主脈，又推陳出新，適應(yīng)了新時代的發(fā)展和需求，即傳承與變革。在這種大的背景之下，城鄉(xiāng)發(fā)展方式以及城鄉(xiāng)規(guī)劃也顯露出了新的特征，并不斷地以創(chuàng)新的姿態(tài)迎接新的挑戰(zhàn)。轉(zhuǎn)型發(fā)展迫在眉睫，無論是區(qū)域還是節(jié)點(diǎn)、城市還是鄉(xiāng)村、編制還是管理、設(shè)計還是建設(shè)都在進(jìn)行著諸多新的探索與嘗試，歸納起來主要體現(xiàn)在以下四個方面：

（1）區(qū)域戰(zhàn)略的升級
改革開放的深入加快了我國走出去的步伐，也促進(jìn)了我國全球戰(zhàn)略的形成與完善。作為其根本的區(qū)域戰(zhàn)略更突顯其重要地位，并迅速升級為國家戰(zhàn)略。而跨區(qū)域發(fā)展與區(qū)域協(xié)調(diào)則成為其重要的內(nèi)容之一，如：“一帶一路”戰(zhàn)略、長江經(jīng)濟(jì)帶戰(zhàn)略等。

（2）城鄉(xiāng)關(guān)系的轉(zhuǎn)變
新型城鎮(zhèn)化的推進(jìn)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展改變了原有的城鄉(xiāng)關(guān)系，使城市與鄉(xiāng)村不再是兩個孤立的個體，城鄉(xiāng)統(tǒng)籌戰(zhàn)略已成為大勢所趨。隨著戶籍改革與土地改革的深入，城進(jìn)鄉(xiāng)退的局面在逐步地消失，和諧、可持續(xù)的城鄉(xiāng)關(guān)系正在慢慢形成。同時，傳統(tǒng)村落的保護(hù)與發(fā)展已上升至國家層面，受到各界的廣泛關(guān)注，也將成為規(guī)劃建筑領(lǐng)域的一項重要議題和研究內(nèi)容。

（3）編制技術(shù)的發(fā)展
科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，城鄉(xiāng)規(guī)劃與建筑的編制作為一項綜合性的技術(shù)是在充分利用、結(jié)合其他相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上逐步完善的。每一次新技術(shù)的革新和運(yùn)用都會使其換發(fā)新的活力，如：ARCGIS在規(guī)劃中的應(yīng)用，AEC系統(tǒng)或BIM系統(tǒng)在建筑中的運(yùn)用。隨著工業(yè)4.0、新工業(yè)革命、“智本主義”和大數(shù)據(jù)時代的到來，城鄉(xiāng)規(guī)劃與建筑的編制技術(shù)也面臨著新的發(fā)展與創(chuàng)新。在面臨增量規(guī)劃向存量規(guī)劃轉(zhuǎn)變、探索新的鄉(xiāng)村建設(shè)方法和多規(guī)合一等諸多問題與挑戰(zhàn)之時，3D打印技術(shù)作為一項輔助的工具與技術(shù)無疑可以在詳細(xì)規(guī)劃編制、城市設(shè)計、建筑設(shè)計與施工管理等方面提供極大的幫助。它可以簡便、快捷地使二維方案實(shí)現(xiàn)真正的三維可視化，并使設(shè)計師完整、科學(xué)地形成創(chuàng)意構(gòu)思。

（4）管理體制的創(chuàng)新
城鄉(xiāng)規(guī)劃管理體制的變革與創(chuàng)新一直是近些年行業(yè)內(nèi)討論的重要話題，涉及規(guī)劃編制方法、審批、建設(shè)管理、監(jiān)督機(jī)制等諸多方面，許多專家、學(xué)者也提出了較為合理的措施和建議，但實(shí)際操作中收效甚微，這與我國的法制體系和行政體制由較大關(guān)系。目前，我國的規(guī)劃管理體系只接受二維圖件的審批（效果圖和數(shù)據(jù)化模型雖然看起來是三維，但實(shí)質(zhì)上仍然是二維空間），也僅利用二維圖件和條文指標(biāo)進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)管理，在面對經(jīng)驗(yàn)不足的管理者和缺乏相關(guān)知識的公眾時，顯露出了較大的弊端，由于缺乏全面、形象的感知，也容易造成對方案的誤判。因此，可否借鑒建筑信息模型BIM系統(tǒng)（或AEC系統(tǒng)）進(jìn)行三維可視化的實(shí)時管理，連接3D打印系統(tǒng)進(jìn)行模型輸出，并在報規(guī)、報建時提供三維信息，便于進(jìn)行全面、實(shí)時、直觀的規(guī)劃與建設(shè)管理。

二、技術(shù)結(jié)合層面

（1）規(guī)劃領(lǐng)域
3D打印技術(shù)可在控制性詳細(xì)規(guī)劃、修建性詳細(xì)規(guī)劃、城市設(shè)計、規(guī)劃管理四個層面進(jìn)行廣泛的應(yīng)用。主要體現(xiàn)在復(fù)雜地形的建立、設(shè)計師方案構(gòu)思與團(tuán)隊討論、設(shè)計師與甲方的溝通、展示沙盤、三維可視化的規(guī)劃管理等方面。

（2）建筑領(lǐng)域
3D打印技術(shù)可在設(shè)計師方案構(gòu)思與團(tuán)隊討論、設(shè)計師與甲方的溝通、建筑信息模型BIM系統(tǒng)、建筑建造以及傳統(tǒng)建筑的維護(hù)與修繕等諸多方面進(jìn)行廣泛應(yīng)用。目前，除了方案設(shè)計與溝通以外，在實(shí)體建筑建造方面，3D打印也已完成了初步的試驗(yàn)和探索，在完善了相關(guān)法律法規(guī)之后，有望實(shí)現(xiàn)規(guī)�；�生產(chǎn)。針對災(zāi)后應(yīng)急安置房的建設(shè)，也可以使用特殊的3D打印機(jī)進(jìn)行整體建筑的打印，實(shí)現(xiàn)快速、低成本、安全的建設(shè)，滿足災(zāi)后安置點(diǎn)的需求。在傳統(tǒng)建筑的維護(hù)與修繕方面，由于構(gòu)件復(fù)雜，3D打印更能突顯其優(yōu)勢。
除此之外，還可以應(yīng)用在規(guī)劃建筑項目招投標(biāo)、多方案對比以及城市模型與建筑模型紀(jì)念品等方面。

實(shí)用建筑

一、突出優(yōu)勢
在實(shí)用建筑建造方面，3D打印確實(shí)有快速、整體、經(jīng)濟(jì)、便捷等優(yōu)點(diǎn)，尤其是在建筑裝飾上，可以私人定制各種個性化的裝飾方案和物品擺件，不失為未來發(fā)展的一大趨勢。具體優(yōu)勢如下：
（1）結(jié)構(gòu)堅固
由于可以實(shí)現(xiàn)整體打印， 3D打印出來的建筑可以看做是一個“零件”，各部分是一個整體，而不像傳統(tǒng)建筑是由眾多零部件構(gòu)成的，因此，它的抗沖擊能力要比傳統(tǒng)建造的建筑要更強(qiáng)。
（2）方案靈活
由于3D打印可實(shí)現(xiàn)任意形狀的建筑制作，這給設(shè)計師的創(chuàng)意構(gòu)思留下了極大的發(fā)揮空間，設(shè)計方案也更加的靈活自由，富于藝術(shù)感，也可以設(shè)計出更加復(fù)雜的細(xì)節(jié)，如鏤空造型和異形建筑。
（3）高效環(huán)保
此外，在建造時間、成本控制、環(huán)保性、節(jié)能方面，3D打印建筑都比傳統(tǒng)的建筑具有一定的優(yōu)勢。它可以極大地節(jié)約資源，因?yàn)?D打印建筑不產(chǎn)生任何揚(yáng)塵，也不產(chǎn)生建筑垃圾。

二，建筑主體

2013年1月，荷蘭建筑師JanjaapRuijssenaars與意大利發(fā)明家Enrico Dini（D-Shape 3D打印機(jī)發(fā)明人）合作，計劃打印出一些包含砂子和無機(jī)粘合劑的6×9（米）的建筑框架，然后用纖維強(qiáng)化混凝土進(jìn)行填充。最終的成品建筑會采用單流設(shè)計，由上下兩層構(gòu)成。名為“Landscape House”，又稱“莫比烏斯環(huán)”建筑。
2015 年1 月18 日，在召開的以“3D打印新綠色建筑”為主題的全球發(fā)布會上，盈創(chuàng)向世界宣布打印出了全球最高3D 打印建筑5+ 地下1層樓住宅和全球首個帶內(nèi)裝、外裝一體化3D 打印1100m2精裝別墅，并在蘇州工業(yè)園正式亮相。
至今，3D打印建筑共發(fā)展了三種工藝，分別是輪廓工藝、混凝土打印和D型工藝。

三種打印工藝對比

                           輪廓工藝                     混凝土打印                              D型工藝
工藝                            擠壓成型                        擠壓成型                              3D打印
是否使用模板               否                                 否                                          否
使用材料            使用砂漿制作輪廓，
                         膠凝材料作為填充                高性能打印混凝土        含有氧化鎂的粉末
                                                                                   
粘合劑             不需要                                      不需要                            氯化鎂水溶液
噴嘴直徑              15mm                                9mm-20mm                       0.15mm
噴嘴數(shù)量             1                                                1                                        6300
單層厚度                13mm                            6mm-25mm                       4mm-6mm
抗壓強(qiáng)度                未知                           100MPa-110MPa                       235MPa-242MPa
抗折強(qiáng)度                  未知                   12MPa-13MPa                            14MPa-19MPa

目前，3D打印建筑物有以下三種技術(shù)路線；
（1）整體打印
這種打印方式的特點(diǎn)就是一次成型，整個建筑相當(dāng)于一個零部件，從頭至尾一氣哼成，打印出的建筑也加耐沖擊、牢固，但這也要求3D打印機(jī)的體積要比建筑的大一圈，這也限制了打印建筑的高度和規(guī)模，因?yàn)轶w積越大，精度就越難控制。
（2）組裝打印
這種打印建筑的方式類似于模塊化生產(chǎn)，先將建筑的各個零部件打印好，再到現(xiàn)場進(jìn)行組裝，算是3D打印的半自動化，后期仍然需要大量的人工，在一定程度上增加了成本。
（3）群組打印
多個3D打印機(jī)共同作業(yè)打印一棟建筑，這樣既實(shí)現(xiàn)了建筑制造的整體性，又解決了組裝打印后期需要人工的問題，但需要3D打印機(jī)具備一定的群體協(xié)調(diào)機(jī)制和智能化解決方案。

三、建筑裝飾

3D打印建筑內(nèi)裝飾也是3D打印技術(shù)在建筑實(shí)體建造領(lǐng)域的一項重要應(yīng)用，甚至已超過了建筑主體的建造被逐漸運(yùn)用到實(shí)際項目中。由于其形態(tài)靈活，可以自由發(fā)揮設(shè)計師的創(chuàng)意構(gòu)思，設(shè)計出傳統(tǒng)制作方法無法完成的作品，深受設(shè)計師和客戶的青睞。主要材料有玻璃纖維增強(qiáng)石膏、特種玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合水泥、玻璃鋼、可替代石材等。成品包括異形家具、建筑外墻、室內(nèi)天花吊頂、貼磚等。

實(shí)體模型

一、規(guī)劃建筑方案設(shè)計

（1）方案構(gòu)思階段
無論是規(guī)劃設(shè)計還是建筑設(shè)計，在初始的方案構(gòu)思階段，通過二維平面展現(xiàn)三維空間是一件較為困難的事，以往我們會通過軟件建模、手工制作模型等方式解決這個問題，但效果往往比較粗糙，而且費(fèi)時、費(fèi)力。而3D打印可以完美的解決這個問題，它不僅可以直觀地展示三維效果，而且方便、快捷，還可以根據(jù)想法隨時改變方案，隨時打印模型。尤其是在進(jìn)行大型城市綜合體和交通樞紐的設(shè)計時，3D打印方案模型可快速、直觀地解決很多問題。同時，在異形建筑模型的制作商，3D打印更加隨心所欲。

（2）成果完善階段
隨著設(shè)計的深入，3D打印方案模型可以呈現(xiàn)出更多的細(xì)節(jié)，如設(shè)施、開敞空間、建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。

（3）項目成果展示
作為最終的成果展示，3D打印模型相比于人工制作模型更快速、經(jīng)濟(jì)、結(jié)實(shí)、省人工，在更新與修改方面也更加方便，而且可以打印成更加微縮版的模型，甚至可以將這些3D打印的微縮模型作為紀(jì)念品贈送給甲方或者訪客。

二、AEC系統(tǒng)或BIM系統(tǒng)

建筑工程結(jié)構(gòu)AEC系統(tǒng)與建筑信息模型BIM系統(tǒng)在本質(zhì)上屬于同一類系統(tǒng)，它是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，具有可視化，協(xié)調(diào)性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖性五大特點(diǎn)。目前，該類系統(tǒng)已被諸多建筑設(shè)計公司和建設(shè)工程公司使用，廣東省以行政令的形式積極進(jìn)行推廣，北京市則發(fā)布了BIM的地方性標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑信息模型（BIM）設(shè)計基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)》。

隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展成熟，AEC系統(tǒng)或BIM系統(tǒng)已與之完美結(jié)合，不僅實(shí)現(xiàn)了三維數(shù)據(jù)化展示，還完成了三維實(shí)體展示。在城鄉(xiāng)規(guī)劃領(lǐng)域，也可以嘗試進(jìn)行類似系統(tǒng)的應(yīng)用和探索，尤其是在城鄉(xiāng)規(guī)劃的管理工作上，引入三維規(guī)劃、建設(shè)的管理理念，使報規(guī)、報建、建設(shè)監(jiān)督等管理工作更加的系統(tǒng)、直觀、準(zhǔn)確。

三、復(fù)雜地形


在規(guī)劃與建筑設(shè)計中，經(jīng)常會遇到復(fù)雜地形的情況，如山川、河流等，傳統(tǒng)的解決方案是通過等高線和CAD地形圖的二維平面信息想象三維空間的狀態(tài)，或者初步建立地形的數(shù)據(jù)化模型，而這種數(shù)據(jù)化模型實(shí)質(zhì)上仍然是二維的，使用起來較為蹩腳，人工制作模型又費(fèi)時、費(fèi)力，效果還不盡如人意。3D打印就能完美地解決這個問題，它不僅可以將復(fù)雜的地形直接打印出來，以便設(shè)計師充分的掌握地形信息進(jìn)行方案設(shè)計，還可以在成果完成時將地形和方案成果一同打印出來，更加直觀地進(jìn)行展示。

四、展示沙盤

目前，廣泛應(yīng)用模型沙盤的主要是地方政府的城市規(guī)劃展覽館和開發(fā)商的樓盤，用以展示城市的規(guī)劃發(fā)展藍(lán)圖以及樓盤的設(shè)計信息，其中包括地形、街道、建筑、綠化、水域、農(nóng)田、照明等諸多因素，且絕大部分是手工進(jìn)行模型制作（刻錄機(jī)等輔助），費(fèi)時、費(fèi)力、成本高、易損壞。如果利用3D打印機(jī)進(jìn)行模型沙盤的制作，可以克服人工制作的所有缺點(diǎn)，快捷、省力、成本低、堅固，還利于模型的更換。

3D打印規(guī)劃建筑模型

3D打印規(guī)劃建筑模型的流程主要包括三維模型制作、模型文件處理、快速成型打印、模型后期處理四個關(guān)鍵步驟。由于不同技術(shù)路線、不同材質(zhì)、不同精度、不同品牌的3D打印機(jī)在工作原理、原材料、具體操作等方面都各有不同，下文就以中科院團(tuán)隊研發(fā)的國內(nèi)比較先進(jìn)的“十維科技”10D125/50系列3D打印機(jī)為例進(jìn)行分析，該機(jī)器采用先進(jìn)的DLP技術(shù)（數(shù)字光處理技術(shù)），詳細(xì)參數(shù)如下：

10D125/50系列3D打印機(jī)參數(shù)

                                   10D125                  10D50                  10D50L
應(yīng)用                       工業(yè)設(shè)計、電子           珠寶、牙科        珠寶、牙科
XY精度           125μm                                 50μm                     50μm
Z精度         50μm/100μm                         25μm                     25μm
打印體積        160*100*200mm        64*40*200mm            96*54*200mm
外形尺寸        300*240*800mm        300*240*800mm        400*400*800mm

一、三維模型制作

目前，制作三維數(shù)據(jù)化模型的工具軟件較多，下文僅以3dsmax為例，對制作過程中需要注意的一些問題進(jìn)行說明。至于模型的詳細(xì)制作過程和方法，此處不做詳解。

（1）細(xì)節(jié)比例
對于打印體積160mm*100mm*200mm的建筑模型來說，相當(dāng)于將實(shí)體建筑縮小幾百倍，建筑的所有構(gòu)建也同比例縮小幾百倍。如果我們用實(shí)際尺寸做所有建筑細(xì)節(jié)，那么同比例縮小后，打印出來的細(xì)節(jié)可能就會非常的細(xì)小，根據(jù)3D打印機(jī)的原理，如果模型過薄或過細(xì)，將不滿足力學(xué)要求，局部細(xì)節(jié)會出現(xiàn)變形，甚至根本打印不出來。要保證3D打印成品模型的質(zhì)量，它的每一個細(xì)節(jié)都要大于0.5mm，最好在1mm以上。在3dsmax制作數(shù)據(jù)化模型時，就要對細(xì)節(jié)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募哟�、加大處理，或者降低�?xì)節(jié)的密度，使細(xì)節(jié)簡化，如繁密的窗格等。

（2）無縫模型
3D打印是一種增材制造，原理可以概括為“堆積”。因此，它要求所有的面都不能單獨(dú)存在，即不能存在懸空面。在3dsmax進(jìn)行數(shù)據(jù)化三維建模時，要將建筑所有的面都連接起來，尤其是內(nèi)外墻與屋頂，實(shí)現(xiàn)模型的無縫化。否則，打印出來的模型在縫隙部位就會出現(xiàn)錯誤，影響成品效果。

（3）支撐變形
為了能完成“堆積”，對于跨度較大的面，在打印前，處理軟件會生成類似于柱子的支撐（這個支撐在后期可以去掉），以符合力學(xué)原理，減輕變形。但是，在支撐部位會有微小的變形，叫傘降效應(yīng)。在3dsmax進(jìn)行建筑三維建模時，最好將建筑實(shí)際的內(nèi)墻和結(jié)構(gòu)一并建立起來，因?yàn)榉�合�?shí)際力學(xué)要求的建筑結(jié)構(gòu)一般也會符合3D打印，這樣就減少了輔助支撐的需求，更利于后期處理。

（4）輸出格式
3dsmax建模結(jié)束后，需要將文件以.STL格式輸出，以便進(jìn)行接下來的處理和打印工作。同時，在建模和文件輸出時，要盡量保持較高的精度，因?yàn)閿?shù)據(jù)模型的精度會直接影響到成品的效果。


二、模型文件處理


（1）模型檢查
將數(shù)據(jù)化.STL模型文件加載入打印軟件中，對模型進(jìn)行大小比例、無縫化等檢查，確保模型文件無誤，尤其是要注意細(xì)節(jié)的厚度和粗細(xì)問題。

（2）支撐處理
利用軟件可以為模型文件增加輔助的支撐，并調(diào)整支撐的半徑和間距，以確保模型的順利打印。支撐就如同是實(shí)體建筑的柱子，使模型作為整體完成一次性打印。但作為輔助部件，在打印后需要將其去掉，因此，支撐越少越好。在進(jìn)行加支撐處理時，可以不停地變換模型擺放的方位和角度，以最少支撐狀態(tài)進(jìn)行打印。對于一般建筑而言，外形近似于方正形態(tài)，可以按照正常位進(jìn)行打��；對于異形建筑或解構(gòu)主義建筑，要適當(dāng)變換體位進(jìn)行打印。

（3）切片處理
切片處理就是將模型文件轉(zhuǎn)化成3D打印可以執(zhí)行的代碼，一般使用0.1mm厚度切片進(jìn)行操作，并可在無底模型下面增加一個0.1mm的底平面。

三、快速成型打印

根據(jù)模型的大小和復(fù)雜程度，打印時間在一小時到幾小時不等。如果想要得到較大的成品或保留較多的細(xì)節(jié)，可以事先將建筑模型進(jìn)行分塊處理，即分成幾個部分分別進(jìn)行打印，最后將打印好的諸多部分組裝到一起，形成最終成品。這種手法可以得到較大的成品模型，展示較多的細(xì)節(jié)，但相對較為繁瑣。

四、模型后期處理

模型打印結(jié)束后，需將多余的支撐剪掉，并做初步的打磨。這時的模型仍略顯粗糙，接下來可以利用特制的化學(xué)液對模型進(jìn)行浸泡或噴霧處理，得到光滑的表面，但光滑處理可能會損壞某些細(xì)節(jié)。最后，對成品模型進(jìn)行著色。

前景展望與挑戰(zhàn)

一、發(fā)展?jié)摿?br />
目前，3D打印仍是一項年輕的技術(shù)，發(fā)展至今也僅有幾十年的時間，整體上仍處于技術(shù)完善和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初期階段，卻在諸多領(lǐng)域都取得了革命性的突破，可謂發(fā)展前景巨大，而新型材料的進(jìn)步又給3D打印技術(shù)的發(fā)展插上了騰飛的翅膀。在規(guī)劃建筑領(lǐng)域，3D打印將會有更加廣泛的應(yīng)用和影響。

（1）方案設(shè)計方面
3D打印技術(shù)的應(yīng)用使規(guī)劃建筑設(shè)計師省去了許多繁雜的設(shè)計流程，也使得方案構(gòu)思更加的直觀、自由，各專業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計師可以在一個三維模型中共同完成方案的設(shè)計，便于團(tuán)隊討論和協(xié)作。未來，3D打印機(jī)也許會讓許多的設(shè)計師和建造工人失業(yè)，因?yàn)橹灰獡碛辛艘粋�方案模型，任何人都可以利用3D打印機(jī)直接將建筑打印出來。同時，3D打印也解放了建筑的外形，使異形建筑的設(shè)計和建造變得隨心所欲，這也催生了新的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法和新的行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

（2）建筑材料方面
3D打印技術(shù)不僅是對規(guī)劃建筑設(shè)計和建造方式的變革，在建筑材料方面也是一項革新。多維材料、復(fù)合材料、化學(xué)材料、職能材料等特殊材料替代了以往的磚石、水泥等，也擁有更高的性能和質(zhì)量。隨著新型材料的不斷涌現(xiàn)，3D打印建筑將會變得更加豐富多彩。

（3）市場需求方面
3D打印技術(shù)十分適合于緊急住房和貧困群體居住。未來研發(fā)出來的打印機(jī)，能真正造出適合人居住的房子，在遭受自然災(zāi)害后，造房機(jī)能快速打印出房子，而且能自動安裝各種設(shè)施，在功能和強(qiáng)度方面都優(yōu)于救災(zāi)帳篷和活動板房。在城市規(guī)劃領(lǐng)域，除了設(shè)計層面的需求外，在模型沙盤的展示、可視化三維管理系統(tǒng)的建立等方面都將有十分廣闊的應(yīng)用。

二、發(fā)展瓶頸

3D打印技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)在短時期內(nèi)獲得了飛速的發(fā)展，但在某些方面仍然面臨著諸多挑戰(zhàn)，如打印材料和打印成本的限制與成品安全性的擔(dān)憂。因此，短期內(nèi)，3D 打印技術(shù)不可能完全替代傳統(tǒng)建筑方式，一種較大的可能是新技術(shù)與傳統(tǒng)工藝互為補(bǔ)充【12】。要想實(shí)現(xiàn)更加廣泛的應(yīng)用，3D打印技術(shù)仍需要在以下幾個方面實(shí)現(xiàn)突破：

（1）完善功能
目前，民用級3D打印機(jī)的功能仍較為單一，一般只能使用一種顏色或一種材料進(jìn)行打印，精度一般，且多數(shù)機(jī)型僅是針對某一特定領(lǐng)域或行業(yè)設(shè)計，用途較為單一。工業(yè)級3D打印機(jī)功能較多，精度較高，但價格昂貴，由于受技術(shù)發(fā)展的限制，功能也非十分完善。未來，應(yīng)不斷完善設(shè)備的功能，擴(kuò)展適用的領(lǐng)域，提高打印精度，滿足更加廣泛的需求。

（2）降低成本
3D打印技術(shù)的未來之路必定是朝著大眾化、工業(yè)化的方向發(fā)展，高成本是其前進(jìn)道路上的重大障礙。目前，工業(yè)級的3D打印機(jī)價格高達(dá)幾百萬元，民用級的由于技術(shù)差異也是幾萬到幾十萬不等，這使得3D打印對于大眾化市場來說仍是可望而不可及，國內(nèi)諸多3D照相館的虧損就是有力的證明。因此，進(jìn)一步降低成本，使之真正進(jìn)入大眾化的消費(fèi)領(lǐng)域是3D打印面臨的重大難題。

（3）健全體制
困擾3D打印技術(shù)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一個關(guān)鍵問題就是容易被盜版的缺憾，需建立相應(yīng)的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)體系，以利于產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。同時，由于3D打印技術(shù)革新了傳統(tǒng)的設(shè)計方式、建造材料和建造方式，甚至是建筑的結(jié)構(gòu)和外形，在法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)等方面也存在較大的漏洞和缺失，亟待完善。

總結(jié)

3D打印作為一項新興的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)將會在模型制作、實(shí)體建造、可視化管理等方面促進(jìn)規(guī)劃建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展和變革。隨著技術(shù)的逐步完善和產(chǎn)業(yè)鏈的有序建立，它將以更加低廉的成本、豐富的功能、可靠的保障進(jìn)入我們的領(lǐng)域，使設(shè)計師的構(gòu)思更加自由、方案更加科學(xué)、成果更加直觀、管理更加高效。在實(shí)體建筑領(lǐng)域，3D打印技術(shù)的發(fā)展將使大規(guī)模個性化的建造成為可能，并創(chuàng)造出大量的傳統(tǒng)工藝無法生產(chǎn)的新型材料，這將會帶來全球建造業(yè)經(jīng)濟(jì)的重大變革，在低成本建筑和災(zāi)后臨時安置點(diǎn)的建造上有望率先獲得大規(guī)模應(yīng)用�？傊�，3D打印技術(shù)在規(guī)劃建筑領(lǐng)域的運(yùn)用會更加的廣闊，它將在某些方面有助于規(guī)劃建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)華麗的轉(zhuǎn)身。

打印建筑模型賞析

△ 別墅

△鳥巢

△異形建筑

△造型有點(diǎn)浪的橋

△昭君博物院建筑設(shè)計

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