随着3D打印技术的完善，越来越多的物品都可以由3D打印完成。截至2013年1月，这些3D打印而成的产品都是小件物体。不过，3D打印的潜力远不止可以生产DIY的家居物品这么简单。实际上，这项技术甚至可以彻底颠覆传统的建筑行业。
3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等方式实现快速成型的技术。它与普通365bet在线体育投注网_365bet在线体育_365被限制如何解决 工作原理基本相同，365bet在线体育投注网_365bet在线体育_365被限制如何解决 内装有粉末状金属或塑料等可粘合材料，与电脑连接后，通过一层又一层的多层打印方式，最终把计算机上的蓝图变成实物。
3D打印优势:环保且成本低
打印建筑牢度怎样，能用多少年?如果在将来推出3D打印住宅，有人会买吗?
面对这些疑问，马义和回答说，在他眼里，3D打印不仅是一种全新的建筑方式，更是一种颠覆传统的建筑模式。它更加坚固耐用、保护环境、高效、节能，不仅解放人力，还能大大降低建造成本。据他介绍，3D打印最大亮点就是把建筑垃圾再利用，同时让新建建筑不会产出新的建筑垃圾。"今后建筑工地不会再是一片狼藉，城市空气质量也会得到改善。"
与传统建筑行业相比，3D打印的建筑不但建材质量可靠，还可节约建筑材料30%-60%、缩短工期50%-70%、减少人工50%-80%……据他测算，打印至少能使建筑成本降低50%以上，让更多人住得起房子。不过，新型"油墨"打印的建筑，其刚度、强度和耐久性等综合性能还待进一步验证。
事实上，3D打印技术在国内已有三十多年的发展历程，期间经历了多个不同的发展阶段：
1、上世纪80年代，3D打印技术首次诞生，引起大众关注；
2、上世纪90年代，3D打印技术在研发应用方面获得初步发展；
3、本世纪初，由于3D打印技术在多方面的市场应用潜力，吸引大量投资、创业者涌入，市场上甚至出现一股3D打印技术热潮，但终究受限于技术研发与行业应用程度，市场遇冷后热潮渐退；
1、3D打印建筑技术的主要优势
作为一项高新制造技术，3D打印建筑技术相较传统建造技术工艺，在资源与成本消耗、建筑施工效率、人力节省、资源环保等方面有着明显技术优势：
1、机械化程度高，施工速度快，降低成本。如此次中建二局应用3D打印技术建造的双层示范建筑，净耗时不到60小时，高机械化3D打印技术能够有效减少建设时长，缩短工期，减少成本。
2、无模板施工, 资源消耗少。相较于传统施工工艺，3D打印建筑无需模板施工，且一次成型，一方面减少资源消耗，一方面避免因返工和因尺寸差别而导致的资源浪费。
3、劳动强度低, 节省人工。3D打印建筑的机械化程度很高，相继常规建筑施工可以减少一半的人工消耗。
4、施工过程安全、清洁。目前，3D打印建筑采用的材料为新型混凝土材料，减少了常规施工中出现的扬尘、施工噪音污染。
5、设计自由, 精确建造。3D打印技术的特点之一即是高机械化精确操作，这为建筑师的设计工作提供了更大的空间与更好的条件，借助CAD软件，通过3D打印，实现各种复杂、创意设计。
2、理性认知3D打印建筑的瓶颈难点
上述技术优势的实现，其前提条件是拥有相对成熟的技术配套措施。如由于3D打印建筑一次成型，无需模板施工，不会因返工和尺寸差别导致资源浪费，那么这客观上就要求3D打印设备具备较高的技术精度；再如节省人工一项，相对于常规施工，3D打印的确降低了对施工人数的要求，但对施工人员的技术能力却有着更高要求。
除此之外，目前3D打印技术在建筑领域的应用瓶颈，主要在于材料与设备两大方面。
材料问题
材料问题可谓是影响3D打印技术在建筑市场应用中的关键性问题。同常规建筑施工一样，3D打印建筑的打印材料也主要为混凝土，但不同的是，3D打印建筑所用混凝土材料有着更专业复杂的材料要求。
1、可挤出性：材料能够在输送系统中顺利流动，并能从喷嘴中连续均匀地挤出。
2、可建造性：材料能够形成自支持，即材料可自由堆积成型，有足够的强度去支撑上一层材料，在打印过程中，如果材料的承载力不足则会发生较大的塑性变形，甚至发生塑性坍塌。
3、粘结性与强度性：打印的材料层间要具有足够粘结力，同时，打印材料本身要能够达到较高的强度，特别是早期强度。
这些特点要求，决定了3D打印建筑需要一种全新的混凝土材料，这在客观上需要经历一个技术研发-技术应用-技术突破-成本降低的周期过程。就目前而言，市面上的各种3D打印材料明显成本过高，且在安全质量强度方面还有待进一步提高。
设备问题
3D打印建筑技术中，设备因素也是影响其具体市场应用的重要因素。这里主要指打印设备的尺寸、精度、受环境影响程度等。在此次双层打印建筑的具体打印过程中，不难发现3D打印设备的尺寸与具体建筑规模是密切相关的。
综上，就目前而言，在进一步解决相应的材料、设备、技术难题前，3D打印技术在建筑施工领域的应用只能停留在部分轻量级的技术试验，一如此次中建二局的双层打印展示办公楼。当然，上述观点绝非否认3D打印建筑技术在环保、施工技术、建筑业发展等方面具有的重要价值与意义（这也是国家在2018年将其列入国家战略发展技术的主要原因），以及目前我国取得的重要技术成果。仅希望相应行业与技术人员，能够理性看待国内3D打印建筑技术发展。
蜂窝陶瓷设计的演变
随机泡沫设计
随机泡沫的特征在于随机和非周期性的结构，它们表现出分散的特性，很难确定其行为。3D数字工具Matlab ，可用于生成由支杆元素组成的随机泡沫。该脚本使用通过一种方法获得的节点和边的列表，该方法包括对真实泡沫的X射线计算机断层扫描（XCT）扫描（图1（a））和生成的输出文件的骨架化。
数据集还包含节点之间的连接（边缘），将样本的大小设置为输入，该算法将随机裁剪骨架化的泡沫。结果是节点和边缘的阵列可以被缩放以便达到孔的特定尺寸。随后将数组转换为STEP文件，该文件包含一组球体（在每个节点中居中）和圆柱体（以边缘为主轴）。可以通过调整球体和圆柱体的直径来定义泡沫孔隙率。这样的STEP文件可以导入到商业CAD软件中，进行数值模拟或泡沫增材制造。
虽然泡沫被广泛用于工程应用中，但它们仍具有设计局限性，例如无法融合到容器中，具有降低部件性能的局部缺陷，而且无法被复制。图1显示了（a）通过X-CT重建的陶瓷泡沫与（b）通过算法生成的随机泡沫之间的区别。
结构化晶格设计
具有周期性边界的单位晶胞可以填充形成晶格结构的空间，通过沿三个方向复制单位晶胞，生成晶格结构。
这种方法和先前方法的缺点是在边界处存在未连接的撑杆（图2a）。在许多应用中，这是制造、处理和操作组件时的大问题。为避免这种情况，将支柱与第二个工具连接。通过找到包含这些点的凸壳，可以识别出边界（在自由支杆的边缘）上属于修剪的单胞的每组点，并将它们彼此连接。图2（b-d）描绘了通过这种方法生成的三个晶格结构。
在设计时，选择所需的晶格并在该空间中复制，直到填充所需尺寸和形状的体积。 然后将线阵列转换为使用Cocoon附加组件，创建的3D三角形网格，输出可以立即处理以进行3D打印的STL文件。 与前一种算法相比，该算法具有多个优点：生成时间短，允许实时可视化最终结构并进行实时属性计算表面积、体积、孔隙率等。
非结构化晶格设计
在许多情况下，为了设计具有异质性（如可变单元大小和方向）的晶格，最好是将单位晶胞的结构安排为无序。传统上，六面体和四面体网格元素已用于在计算机模拟中离散化数值域。从非结构化网格中提取边缘，可以产生简单立方或四面体形式的等效非结构化网格。扩展这种方法，可以从非结构化六面体网格中提取节点和单元连接，并将所需的周期性单位像元映射到每个网格单元中。这种方法可以使用具有立方对称性的任何晶胞。图3显示了具有立方对称性的晶胞的一些示例。
Matlab遵循了这个想法，以接收网格文件作为输入，并生成具有特定单位晶胞的非结构化晶格结构作为输出。 可以使用零件的六面体网格，将比例化的晶胞映射到其上。 每个支柱的直径都可以单独调节，即使是单个零件，也可以使用不同的晶胞，从而能够生成具有可变单位晶胞和可变支柱直径的非结构化晶格。
图4 展示了一个带有六面体单元的环形网格的简单示例，该网格输入到开发的设计工具中。合成八角形桁架和结构，并将结果转换成STEP文件，该文件包含代替每个结点的球体和表示晶格支柱的圆柱体。 输出的STEP文件可用于计算机仿真，也可以转换为STL格式进行3D打印。
