3D打印混凝土技术的发展及展望.pdf

科技导航 Science Technology 3D打印混凝土技术的发展与展望 马敬畏 蒋正武 苏宇峰 （同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室，上海 200092） 摘 要：3D打印技术是混凝土行业发展的一大机遇，3D打印混凝土技术也必将成为混 凝土行业发展的一个重要方向。本文简单介绍了3D打印技术，综述了国内外3D打印混凝 土技术与其材料、施工的发展现状与必威体育精装版进展，指出3D打印混凝土技术目前存在的技术 难题，并对3D打印混凝土技术的未来进行展望，提出可能的研究方向。 关键词：3D打印；3D打印混凝土技术；施工工艺；展望；研究方向 速成型技术”，起源于上世纪80年代，是指通过连续的物 前言 理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术（增材制 混凝土材料是当今社会最为重要的土木工程材料之 造），与传统的去除材料加工技术（减材制造）不同，因此 [1] 一，为人类社会的发展与建设做出了不可估量的贡献，而 又称为添加制造（Additive Manufacturing，AM） ，其综合 随着社会科学技术的发展，混凝土在生产应用过程中的高 了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与 能耗、高污染等问题逐渐凸显，成为制约混凝土材料发展 化学等诸多方面的前沿技术知识，具有很高的科技含量。 的一大阻力。为适应社会可持续发展的需要，混凝土本身 美国材料与试验协会（ASTM）于2009年成立的添加制造 性能逐渐向高强度、高性能等方向发展，同时，新技术的 技术子委员会F42将之定义为“一种与传统的材料去除加 出现也为混凝土的可持续发展提供了新的方向。 工方法相反的，基于三维数字模型的，通常采用逐层制造 近年来，作为“第三次工业革命”标志性技术的3D打 方式将材料结合起来的工艺。其同义词包括添加成型、添 印技术引领时代潮流，快速进入到各个研究领域，从工业 加工艺、添加技术、添加分层制造、分层制造，以及无模 设计、航空航天到医疗等各大领域均已出现3D打印的足 成型”。 迹，这对传统的社会生产将产生巨大的冲击，成为改变未 不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成 来世界的创造性科技。同样，3D打印技术与混凝土技术相 形原理和系统特点也各有不同。但是基本原理一样，那就 结合的3D打印混凝土技术，必将是混凝土发展历程上一 [2] 是“分层制造，逐层叠加” ，即通过逐层增加材料来生成 次重大的转折点。 3D实体，达到制造产品的目的，如图1如示。 本文以3D打印技术为出发点，介绍3D打印混凝土技 历经30多年的发展，3D打印的工艺方法逐渐被发掘 术的发展现状与对建筑行业的贡献，并结合对3D打印混 出来，主要有光固化成型法（Stereo Lithography Apparatus, 凝土技术的认识与存在的问题，展望3D打印混凝土技术 SLA）、选择性激光烧结法（Selected Laser Sintering, SLS）、 未来的前景与研究趋势。