上海建工左自波：3D打印为建筑业转型发展提供了新契机(2)

时间：2023-10-30 10:11 来源：“上海建工”微信公众号作者：admin 阅读：次

3D打印材料
材料挤出所使用的材料有混凝土、泡沫、复合粘土、轻质石材、玄武岩及生物塑料等；熔融沉积所使用的材料为热塑塑料、树脂和工程塑料等聚合物；粘合剂喷射所使用的材料为砂或石等及胶合剂；直接能量沉积所使用的材料为不锈钢。建筑3D打印材料主要使用混凝土和聚合物，其次是金属和砂及粘合剂。

建筑3D打印常用材料

3D打印装备
建筑3D打印装备根据结构类型划分，常用的类型包括机械臂、龙门式、桁架式和塔式4类。龙门式更适合室内打印，机械臂和桁架式适用于现场或室内打印，塔式更适合现场打印。

建筑3D打印常用装备

5、建筑3D打印发展的技术路线
建筑3D打印发展的技术路线可概括3个阶段：

第1阶段，将3D打印应用于打印模板及节点和异形非承重结构。例如，通过打印复杂钢结构节点模具进行铸造，得到钢结构节点，也可直接打印钢结构节点；通过打印异形结构模板进行浇筑，实现异形结构建造。也可将3D打印直接应用于装饰结构和景观结构等异形非承重结构的建造。

第2阶段，将3D打印应用于打印轻质承重结构。竖向功能构件和水平轻质构件，构件打印完成后进行现场装配，完成建（构）筑物的建造。竖向功能构件包括轻质墙体、保温隔热墙体和异形轻质柱等；水平轻质构件包括轻质拓扑优化梁、轻质板等，水平结构打印通常采用打印构件加组装或预应力张拉的方式，金属打印采用一次打印的方式。

第3阶段，将3D打印直接用于异形房屋、异形建（构）筑物的现场或整体打印。依次用于低层、多层、高层和超高层3D打印的建（构）筑物，随着3D打印技术的发展，3D打印将从异形个性化建（构）筑物的打印建造向通用建（构）筑物的打印建造发展。

建筑3D打印发展技术路线

6、上海建工对建筑3D打印技术的研究与工程实践
多年来，上海建工集团以及旗下工程研究总院、建材科技集团、机施集团、五建集团、园林集团等依托多项国家级重大科研项目课题，致力于高分子材料及高性能混凝土材料3D打印工艺、装备和材料等方面的深入研究和工程实践。

在科研项目方面，主持完成了国家重点研发计划项目“建筑工程现场工业化建造集成平台与装备关键技术开发（课题6为3D打印）”“面向建筑行业典型应用的机器人关键技术与系统（课题3为3D打印）”“城镇建筑垃圾智能精细分选与升级利用技术（课题3涉及3D打印）”和上海市科研项目“建筑工程现场3D打印建造关键技术研究”等研发，多项成果达到国际先进水平。

在3D打印装备方面，研发出超大型高分子材料3D打印装备（25米×4米×2.5米）和大型混凝土3D打印移动平台（6米×2.4米×2.6米）。

在3D打印工艺方面，创新研发了适合建筑工程现场3D打印建造的工艺；首创研发了框架+砖混+叠合板3D打印建筑结构及工艺，解决自由化设计和交付使用难题；研发了超大尺度3D打印成型成套工艺。

在3D打印材料方面，研发了高分子材料制备及自动化输送技术，研发出高性能混凝土3D打印材料及输送技术。

在3D打印重大工程方面，牵头完成了中国首座高分子3D打印桥普陀桥（15m）、泉州3D打印桥（17.5m）、世界上最长3D打印桥成都桥（3D打印部分长21.58m）、中国首个现场3D打印可交付二层建筑等工程的建造。

中国首个现场3D打印可交付二层建筑

世界上最长的3D打印桥位于成都驿马河公园内

7、3D打印在建筑工程的应用效果和优势
设计灵活创意增加：几何自由，复杂结构的3D可视化、个性按需定制；

机械化自动化程度高、安全高效：最大限度地改善作业环境，大幅度降低劳动强度，减少高风险、高强度现场作业人员50%以上；

材料效率高：无模板（节约材料30%），实体可优化为空心结构（节约材料50%）；

智能化运维：3D设计模型可直接用于运维，打印嵌入传感，可实现智能化运营维护；

绿色环保：无污染，减少碳排放。

上海建工将继续积极探索新型设计和施工方式，为智能建造和精益建造提供新的范式，促进建筑业转型发展。

(责任编辑：admin)

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