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自1939年发明以来，3D混凝土打印建筑（3DCP）主要局限于现场建造小型建筑。然而，随着更大规模打印机的开发以及异地制造的增长，3DCP的广泛应用正在迅速增加。
人们一直对3DCP充满热情，因为它有潜力以更快的速度、更少的工人、更低的成本建造更优质的建筑。一项英国学术研究分析了3DCP的成本，表明仅在人工和材料方面，3D打印就可能降低多达35%的建筑成本。
世界经济论坛也支持3DCP理念，认为它在偏远或难以到达的地区，凭借其建造速度和尺寸、形状的适应性，具有独特的优势。
最近，现场3DCP建筑变得越来越大，也更加富有创意。
总部位于马里兰州的PERI模板系统公司于2023年5月在美国休斯敦附近建造了第一座多层3D打印房屋。这是一座四层、30,000平方英尺的定制住宅，具有多个几何变化和建筑特色，包括3D打印的厨房岛台、壁炉和一个40英尺高的烟囱。该建筑的双层外墙提高了隔热性能，并使其具有防水、防风和防火的能力。
位于德克萨斯州的ICON是全球最大的3DCP公司之一，自2017年成立以来，一直处于行业发展的前沿。
今年3月，该公司推出了一款75英尺高的机器人3D打印机械臂“Phoenix”，最近使用低碳混合材料生产了一座8.3米高的结构。ICON表示，该机器人技术有可能将之前的打印成本削减一半。该公司提供的60多种可直接打印的住宅设计中，墙体打印成本起价为每平方英尺25美元，地基和屋顶的成本为每平方英尺80美元。
ICON还承诺明年推出一个名为“Vitruvius”的人工智能平台，该平台将能够生成定制设计，并提供完整的施工许可文件。
加拿大的3DCP建筑商nidus3D位于安大略省金斯顿，已建造了北美首座三层3DCP建筑。这座两单元、8,740平方英尺的住宅建筑具有砖砌外墙和钢框架屋顶，仅用了80小时便完成了打印（包括地下室）。
该公司还与温莎-埃塞克斯地区仁人家园（Habitat for Humanity Windsor-Essex）和温莎大学合作，在安大略省利明顿建造了北美第一座获得住宅许可的多单元3DCP建筑。
“该建筑包含四个独立的560平方英尺住宅，并部分由加拿大按揭和住房公司（CMHC）的创新基金资助。”该公司表示。
然而，现场3DCP受到了一些限制，例如将打印机械运输到施工现场的后勤问题，以及具备专业工程和设计能力的人员短缺。因此，异地3DCP制造逐渐成为一种新的发展方向。
与其运输庞大的3D打印机到现场，不如在受控环境中打印建筑组件，然后运至施工现场进行组装。这样可以生产出成本效益更高的模块化住宅单元或部件包，不仅质量更高，减少浪费，而且由于可以大规模生产，成本也进一步降低。
目前，3DCP住宅模块化部件包已经开始生产，并吸引了大量新投资。
总部位于旧金山的初创公司Mighty Buildings提供预制的、工厂制造的3DCP面板，可以根据任何设计进行定制，并在几天内现场组装完成。Mighty使用一种由60%回收玻璃制成的复合材料，该材料通过紫外线固化，具有比混凝土高五倍的抗拉强度和抗弯强度，并提供R24级隔热性能，同时重量减轻30%。其配套的钢框架使建筑可达到四层。
3DCP商业建筑的建设也正在成为现实。
德国建筑工程公司Züblin在德国斯图加特使用单台3D打印机建造了一座3DCP仓库，被称为“世界首创”。
这种水泥基材料被打印成类似砖块的矩形形状，而不像当前3D混凝土打印机形成的圆形边缘。其26米长的机器人臂配备特殊压力喷头，从卡车泵送的混凝土中逐层喷涂材料，并按照预设的数字施工计划进行施工。该方形墙体具有密封功能，可以在发生火灾时防止火焰和烟雾扩散。
如果要论3DCP建筑的高度，那么瑞士阿尔卑斯山区穆勒根斯（Mulegns）村正在建设的一座24米高的塔楼，无疑是目前的佼佼者。该建筑名为Tor Alva，将提供壮观的景色，并设有一系列用于艺术装置、音乐和戏剧表演的柱廊空间，预计今年完工。
尽管3DCP技术前景广阔，但仍被认为是一种颠覆性技术。新进入该行业的企业可能面临法规和许可方面的挑战，因为现行建筑法规尚未跟上技术发展。此外，传统建筑行业内部可能会对3DCP产生一定的抵制。
3D打印机简介
3D打印机是一种通过逐层添加材料来制造三维物体的设备，也称为增材制造（Additive Manufacturing, AM）技术。它通过计算机控制，将数字模型转化为实体物品。3D打印机可以使用多种材料，包括塑料、金属、陶瓷、树脂甚至混凝土，广泛应用于制造业、医疗、建筑、航空航天和教育等领域。相比传统制造方式，3D打印具有高精度、低成本、快速成型和减少材料浪费的优势，正在推动各行业的技术创新和发展。
3D打印机 （3d printers）根据不同的成型原理和材料可分为以下几种主要类型：
1. 熔融沉积成型（FDM, Fused Deposition Modeling）- 原理：通过加热喷嘴将热塑性材料（如PLA、ABS等）熔化，并逐层沉积形成三维物体。
- 特点：价格相对低廉、操作简单、适合家用和教育领域。
- 应用：原型制作、模型设计、低成本制造。
- 原理：利用激光或投影光源，使光敏树脂液逐层固化，形成三维物体。
- 特点：精度高、表面光滑，但打印速度较慢，材料成本较高。
- 应用：高精度零件制造、牙科模型、珠宝设计。
- 原理：利用激光对粉末材料（如尼龙、金属粉末）进行局部烧结，使其逐层融合成型。
- 特点：无需支撑结构、可使用工业级材料、耐用性强。
- 应用：功能性零件制造、航空航天、医疗器械、汽车制造。
- 原理：与SLS类似，但SLM使用更高能量的激光，使金属粉末完全熔化并逐层凝固。
- 特点：可制造高强度、复杂的金属零件，但设备成本较高。
- 应用：航空航天、医疗植入物、汽车零件制造。
- 原理：通过喷嘴向粉末材料（如金属、陶瓷、砂岩）喷射粘合剂，使其逐层固化成型。
- 特点：速度快、成本较低，但打印出的零件需后处理以增强强度。
- 应用：建筑模型、全彩3D打印、砂模铸造。
- 原理：类似于SLA，但使用数字投影光源将整个图层一次性固化，而不是逐点扫描。
- 特点：打印速度比SLA快，适合精细度要求较高的应用。
- 应用：珠宝、牙科、工艺品制造。
- 原理：使用电子束在真空环境中熔化金属粉末，并逐层堆积形成三维结构。
- 特点：适用于高温合金材料，打印出的金属零件性能优越。
- 应用：航空航天、医疗植入物、复杂金属结构制造。
- 原理：采用大规模3D打印设备，使用特种混凝土或水泥基材料进行层层堆积，构建建筑结构。
- 特点：施工速度快、减少人工成本、适用于异地制造和模块化建筑。
- 应用：住宅、商业建筑、桥梁、灾区应急住房建设。
不同类型的3D打印机适用于不同的行业和需求，用户可以根据精度、材料、成本和应用场景来选择合适的打印技术。