本篇文章給大家談?wù)勄迦A大學(xué)3d打印建筑，以及清華大學(xué)3D打印建筑技術(shù)怎么聯(lián)系對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔，本文目錄一覽：，1、，3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，2、，3D打印技術(shù)都在哪些行業(yè)有應(yīng)用？，3、，3D打印版“趙州橋”亮相天津，人可以在上面行走嗎？
本篇文章給大家談?wù)勄迦A大學(xué)3d打印建筑，以及清華大學(xué)3D打印建筑技術(shù)怎么聯(lián)系對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔。
本文目錄一覽：
- 1、3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
- 2、3D打印技術(shù)都在哪些行業(yè)有應(yīng)用？
- 3、3D打印版“趙州橋”亮相天津，人可以在上面行走嗎？
- 4、3D打印會(huì)有多少可能
3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
3D打印使復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)成為可能，同時(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一體化趨勢(shì)逐漸顯現(xiàn)。由于目前生產(chǎn)工藝的限制，一般產(chǎn)品大多由若干部件組裝起來(lái)共同構(gòu)成產(chǎn)品的主體結(jié)構(gòu)。這種組裝結(jié)構(gòu)增加了產(chǎn)品的質(zhì)量、體積、復(fù)雜度和故障幾率，同時(shí)在生產(chǎn)和裝配過(guò)程中浪費(fèi)了大量的材料及能源。
3D打印技術(shù)的“加式”方法使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)一體化，變得更加簡(jiǎn)單，甚至某些特殊鉸接結(jié)構(gòu)可借助輔助性材料一次成型而無(wú)需組裝，不僅提高了生產(chǎn)效率，也提高了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和可靠性 。
（1）3d打印技術(shù)在汽車(chē)制造工作的具體應(yīng)用
a.各類(lèi)零件的制造： 3D打印技術(shù)所生產(chǎn)的零件則較為精細(xì)，力學(xué)性能也較為可靠。并且在處理一些突發(fā)狀況時(shí)，3D打印技術(shù)有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，例如在汽車(chē)制造時(shí)，某一些零件出現(xiàn)意外問(wèn)題，此時(shí)就可以使用3D打印技術(shù)來(lái)進(jìn)行緊急的修復(fù)，3D打印技術(shù)相較于傳統(tǒng)的制造技術(shù)，其生產(chǎn)周期非常短，并且可以使用加急打印，可以在短時(shí)間內(nèi)解決意外產(chǎn)生的問(wèn)題。這可以減少企業(yè)為了應(yīng)對(duì)突發(fā)情況所準(zhǔn)備的庫(kù)存零件，可以在一定程度上增加企業(yè)的資金流通程度，促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。
b.復(fù)雜模具的更高效、便捷的制造 ：3D打印技術(shù)可以將模具一體成型，不再需要拼接等方式來(lái)制造模具，3D打印技術(shù)中選取激光燒結(jié)技術(shù)可以直接制作模具，這對(duì)于汽車(chē)制造企業(yè)控制模具投入成本有著極其重大的意義。同時(shí)3D打印技術(shù)所制造的復(fù)雜模具精確度很高，力學(xué)性質(zhì)非常的穩(wěn)定，這對(duì)于模具的實(shí)用性有很大的提升。
c.實(shí)現(xiàn)輕量化零件的更有效制造 ：3D打印技術(shù)可以在確保了零件力學(xué)性能的情況下，有效地制作出輕量化零件。例如Fortus900mc生產(chǎn)型的3D打印機(jī)就可以生產(chǎn)出比同等質(zhì)量黏土還要輕的且可以保證力學(xué)性能的零件。這為汽車(chē)行業(yè)響應(yīng)可持續(xù)化發(fā)展提供了技術(shù)保障。
（2） 3D打印技術(shù)在汽車(chē)維修中的應(yīng)用
a.3D打印技術(shù)在零部件維修工作中的應(yīng)用 ：目前在汽車(chē)維修行業(yè)中已經(jīng)有許多零部件采用3D打印技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，例如后視鏡，門(mén)把手，汽缸，各類(lèi)齒輪等部件。
b.3D打印技術(shù)在維修工具中的應(yīng)用 ：3D打印技術(shù)可以在電腦上針對(duì)于不同零件的尺寸與規(guī)格，對(duì)相應(yīng)的維修工具進(jìn)行精確的建模，使得其具有標(biāo)準(zhǔn)的尺寸與規(guī)格，可以完全匹配所需要進(jìn)行維修的零件。這對(duì)于汽車(chē)維修行業(yè)來(lái)說(shuō)，具有非常重大的意義。
汽車(chē)制造行業(yè)與維修行業(yè)在不斷的發(fā)展中遇到了許多實(shí)際的問(wèn)題，而3D打印技術(shù)作為一項(xiàng)新興的技術(shù)，可以有效地解決汽車(chē)制造行業(yè)與維修行業(yè)所遇到的各類(lèi)問(wèn)題。3D打印技術(shù)目前已經(jīng)在汽車(chē)零部件的制造與復(fù)雜模型的制造和維修零部件與維修工具的制造中有了許多的應(yīng)用。3D打印技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于汽車(chē)制造業(yè)與維修行業(yè)的發(fā)展有了極大的促進(jìn)作用，并給整個(gè)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)巨大的影響。
（1）打印渦輪葉片的鑄造型芯
（2）打印發(fā)動(dòng)機(jī)支架?
（3）打印燃料噴嘴
（4）其他3D應(yīng)用的重大消息
波音公司已經(jīng)利用3D打印技術(shù)制造出300種左右的飛機(jī)零部件，同時(shí)波音公司正在與霍尼韋爾公司研究利用3D打印技術(shù)打印飛機(jī)機(jī)翼等更大型的產(chǎn)品。在國(guó)內(nèi)，西北工業(yè)大學(xué)黃衛(wèi)東教授團(tuán)隊(duì)利用3D打印技術(shù)，制造出長(zhǎng)達(dá)5m的鈦合金機(jī)翼前緣，并且通過(guò)了中國(guó)商用飛機(jī)公司的5項(xiàng)測(cè)試，其性能略高于此前業(yè)界常用的鍛造件；北京航空航天大學(xué)王華明教授團(tuán)隊(duì)，針對(duì)大型飛機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等國(guó)家重大戰(zhàn)略項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)多年研究，在國(guó)際上首次全面突破了鈦合金、超高強(qiáng)度鋼等難加工大型復(fù)雜整體關(guān)鍵構(gòu)件激光成形工藝、成套裝備和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，并已在飛機(jī)大型構(gòu)件生產(chǎn)中研發(fā)出五代、10余型裝備系統(tǒng)，已經(jīng)接受近10年的工程實(shí)際應(yīng)用考驗(yàn)，使我國(guó)成為迄今唯一掌握大型整體鈦合金關(guān)鍵構(gòu)件激光成形技術(shù)并成功實(shí)現(xiàn)裝機(jī)工程應(yīng)用的國(guó)家。
3D打印技術(shù)在打印牙齒、骨骼修復(fù)等方面的技術(shù)已經(jīng)比較成熟。同時(shí)，3D打印技術(shù)在打印細(xì)胞、軟組織、器官等方面也有所發(fā)展。
（1）在骨骼修復(fù)方面的應(yīng)用
在骨骼修復(fù)方面，3D打印技術(shù)的應(yīng)用主要在三方面。
一是利用具有良好的生物力學(xué)性能和生物相容性的鈦及其鈦合金材料以及聚醚醚酮（PEEK）等3D打印植入物，在骨缺損、骨腫瘤修復(fù)等具有較廣泛的研究和應(yīng)用；
二是用作骨科手術(shù)輔助材料的打??；
三是以可降解生物醫(yī)用材料為基體，通過(guò)3D打印來(lái)構(gòu)建骨組織工程支架，用于性化骨損傷修復(fù)，不同于材料植入物，可生物降解材料可降低排異反應(yīng)。
（2）在口腔領(lǐng)域的應(yīng)用
在口腔方面應(yīng)用的材料主要有合金，生物陶瓷及光敏樹(shù)脂等。合金材料主要用選擇性激光熔化成型技術(shù)來(lái)3D打印制作活動(dòng)假牙支架、牙釘、烤瓷牙金屬內(nèi)冠、牙橋內(nèi)冠、舌側(cè)正畸托槽等，用于牙齒的修復(fù)。
（3）在矯形外科方面的應(yīng)用
通過(guò)逆向工程來(lái)構(gòu)建缺損部位的結(jié)構(gòu)，再應(yīng)用3D打印將該缺損部位打印出來(lái)，形成個(gè)性化植入物，可以很好地將植入物與個(gè)體頜面部的結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)吻合，從而使缺損組織的形態(tài)和功能得以恢復(fù)及美化。國(guó)內(nèi)首例3D打印鈦合金已經(jīng)成功應(yīng)用于頜面部整形。
（4）用于醫(yī)學(xué)模型設(shè)計(jì)
利用3D打印技術(shù)制作病理器官模型，近年來(lái)，3D打印的醫(yī)學(xué)器官模型已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床實(shí)踐和教學(xué)中，為臨床的發(fā)展注入了新鮮的血液。
利用3D打印的醫(yī)學(xué)模型能將病理器官及相關(guān)組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)形象地顯示出來(lái)，使身體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)變得更為直觀明了，用于輔助術(shù)前計(jì)劃和手術(shù)治療分析及臨床教學(xué)等。
雖然3D打印技術(shù)在醫(yī)用領(lǐng)域中的個(gè)性化、精準(zhǔn)化治療方面表現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢(shì)，并且已經(jīng)在臨床應(yīng)用中取得了很大的進(jìn)展，且在這方面的應(yīng)用與研究受到了越來(lái)越多的關(guān)注。但由于受到3D打印設(shè)備和材料的限制，目前該技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域還沒(méi)有達(dá)到規(guī)?；膽?yīng)用。而隨著研究者對(duì)3D打印設(shè)備，工藝研究的不斷更新，打印材料的不斷改進(jìn)，3D打印技術(shù)在生物醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣。
（1）國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)外的3D打印技術(shù)到現(xiàn)在已發(fā)展30多年，“輪廓工藝”打印技術(shù)、“D-Shape”工藝、3D混凝土打印技術(shù)現(xiàn)在都較為成熟。3D打印在建筑領(lǐng)域也日漸成熟，由荷蘭建筑師簡(jiǎn)加普·魯基森納思設(shè)計(jì)的“莫比烏斯環(huán)屋”就是運(yùn)用打印而建成的，以及迪拜推出了宏大的3D打印戰(zhàn)略計(jì)劃，計(jì)劃2025年前25%新建筑都均3D打印技術(shù)建造。
（2）國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)起步晚，但在政府的支持下，也已經(jīng)建立了多個(gè)科研中心，推動(dòng)著我國(guó)3D打印技術(shù)發(fā)展。以同濟(jì)大學(xué)、清華大學(xué)及華中科技大學(xué)等科研高校所組成的研究隊(duì)也在進(jìn)行著深入的探索。目前主流的研究隊(duì)進(jìn)行進(jìn)深入探索。在環(huán)境政策上國(guó)家對(duì)其也給予了大力支持，《中國(guó)制造2025》《“十三五”材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》和《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2017-2020年)》等政策先后出臺(tái)，為我國(guó)3D打印材料的發(fā)展提供了保障。
（3）3D打印建筑案例
a.莫比烏斯環(huán)屋
莫比烏斯環(huán)屋是以“莫比烏斯環(huán)”為原型，利用3D打印技術(shù)建造而成的，是世界上第一座由3D打印技術(shù)建造而成的房屋。耗時(shí)一年半，于2014年年底竣工，建筑面積高達(dá)10?500ft2。其建造原理是將建筑分成一個(gè)個(gè)6m×9m的塊材，利用超大型3D打印機(jī)進(jìn)行打印，最后進(jìn)行拼合。
b.蘇州別墅
一棟于2018年建成的位居蘇州的別墅也是采用的3D打印建造技術(shù)。歷時(shí)三天，僅由三名建造工人就完成了一棟130m2的別墅的全部建造過(guò)程。建筑材料選用鋼筋、水泥和建筑垃圾混合而制，置于3D打印機(jī)中，再噴繪而出，層層疊加，完成建筑墻體部分建造（見(jiàn)下圖）。建筑內(nèi)部的家具也多采用3D打印技術(shù)打印而成（見(jiàn)下圖）。
在軍事領(lǐng)域，3D打印技術(shù)給裝備保障帶來(lái)的變化無(wú)疑也是革命性的。 在未來(lái)信息化戰(zhàn)場(chǎng)上，無(wú)論武器裝備處于任何位置，一旦需要更換損毀的零部件，技術(shù)保障人員可隨時(shí)利用攜帶的3D打印機(jī)，直接把所需的部件一個(gè)一個(gè)地打印出來(lái)，裝配起來(lái)就可以讓武器裝備重新投入戰(zhàn)場(chǎng) ，例如：3D打印導(dǎo)彈系統(tǒng)。
這項(xiàng)技術(shù)如果在戰(zhàn)場(chǎng)上得到廣泛應(yīng)用,可以用于 應(yīng)急維修,保證武器裝備能夠得到及時(shí)的維修,以最快速度回到戰(zhàn)場(chǎng)上,保證部隊(duì)的作戰(zhàn)能力 。據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)陸軍已經(jīng)加入擴(kuò)展3D打印行動(dòng)，為“增強(qiáng)小型前線作戰(zhàn)基地的可持續(xù)作戰(zhàn)能力”，2012年，他們先后向阿富汗戰(zhàn)區(qū)部署了兩個(gè)移動(dòng)遠(yuǎn)征實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室由一個(gè)6m的集裝箱制成，配備有實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、成型機(jī)、3D打印機(jī)和其他制造工具，可以將塑料、鋼鐵和鋁等材料打印為戰(zhàn)場(chǎng)急需零部件。
3D打印在食品領(lǐng)域也有成功的應(yīng)用，做成的鮮肉特別有彈性，而且烹飪后肉質(zhì)松散有嚼頭，絲毫不遜于真正的肉。美國(guó)泰爾基金會(huì)近日已投資成立了“ 鮮肉3D打印 技術(shù)公司”，希望能夠?yàn)榇蟊娞峁┌踩判牡呢i肉產(chǎn)品；德國(guó)科技公司Biozoon最近推出了一種叫 “Smoothfood”的3D打印食品 ，為進(jìn)食困難的老年人帶來(lái)福音，這種食品的制作方法是：將食品原料液化并凝結(jié)成膠狀物，然后通過(guò)3D打印技術(shù)制造出各種各樣的食物。這種食物很容易咀嚼和吞咽，很可能成為老人護(hù)理行業(yè)的革新者；國(guó)內(nèi)福建省藍(lán)天農(nóng)場(chǎng)食品有限公司利用 3D打印技術(shù)做出色彩繽紛的個(gè)性化餅干 ，受到兒童和年輕女孩的喜愛(ài)，市場(chǎng)銷(xiāo)路非常好。
3D打印技術(shù)在考古文物領(lǐng)域主要用于 修復(fù)已經(jīng)破損的古文物 。在應(yīng)用3D打印技術(shù)進(jìn)行文物修復(fù)時(shí)，需要使用3D掃描儀掃描破損文物，完成數(shù)據(jù)采集，并處理數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)的模型之后進(jìn)行打印美國(guó)哈佛大學(xué)閃族博物館的兩位研究人員通過(guò)3D打印修復(fù)了一個(gè)3000年前被打碎的 瓷器獅子 ，杭州銘展科技有限公司采用3D打印技術(shù)修復(fù)的 天龍山石窟的石像 古文物的修復(fù)展示了3D打印技術(shù)在保存物質(zhì)文化方面的作用。
3D打印技術(shù)在時(shí)尚界主要用于制作 個(gè)性化的衣服鞋子等時(shí)尚品 。目前，3D打印技術(shù)主要是應(yīng)用尼龍蠟ABS聚碳酸酯金屬和陶瓷等粉末材料，采用選擇性激光燒結(jié)成型的技術(shù)制作衣服和鞋子，如3D時(shí)尚涼鞋及背包3D打印技術(shù)在時(shí)尚界引起轟動(dòng)。
3D打印技術(shù)在日常生活用品中主要用于 制作個(gè)性飾品 ，如個(gè)性筆筒手機(jī)外殼戒指以及各種飾品都可以通過(guò)3D打印技術(shù)打印出來(lái).
最近，迪士尼的一組研究人員利用3D打印技術(shù)在與有機(jī)玻璃同樣效果的高透光塑料上，以低廉造價(jià)打印出了 L C D屏幕與多種傳感器 ，實(shí)現(xiàn)了I T應(yīng)用中的新突破。利用3D打印光導(dǎo)管可以制造出高科技的 國(guó)際象棋 ，這些國(guó)際象棋的棋子可以偵測(cè)并顯示當(dāng)前位置。3D打印技術(shù)必將為智慧生活和智慧城市創(chuàng)造出更多的IT應(yīng)用。
3D打印技術(shù)在制造業(yè)主要用于控制大規(guī)模生產(chǎn)質(zhì)量，降低傳統(tǒng)制造業(yè)的制作成本，提高速度和精確度。 從3D打印技術(shù)造出世界首艘3D打印皮劃艇 ，并且成功下水開(kāi)，到世界上首輛3D打印汽車(chē)Urbee在加拿大亮相，3D打印技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)生了一種顛覆性的變革。?3D打印技術(shù)通過(guò)軟件將材料一層層堆積制作出產(chǎn)品，無(wú)需對(duì)材料切割、鍛打組裝等工序，節(jié)約人力資源，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。
康奈爾大學(xué)創(chuàng)意機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室HodLipson提出使用 3D打印技術(shù)打印機(jī)器人的零部件 ，比如電池電線，甚至微處理器等，打印機(jī)不僅可以打印出形狀隨意的機(jī)器人，也可以一次性打印而成機(jī)器人所有的機(jī)械裝置和內(nèi)部部件，并在打印出來(lái)時(shí)就完全裝配好，無(wú)需組裝過(guò)程（如圖所示）打印機(jī)還可以打印出如圖所示的僅3克重的輕便型的機(jī)器人，該機(jī)器人制動(dòng)翅膀在空中自由飛行可以持續(xù)90秒，除了發(fā)動(dòng)機(jī)和電池，其他部分都是打印出來(lái)的。
在"大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新"的大環(huán)境下,開(kāi)展中學(xué)生的創(chuàng)客教育能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維, 三維建模技術(shù)、3D打印技術(shù)能夠把中學(xué)生的設(shè)想變?yōu)閷?shí)際模型,從而驗(yàn)證設(shè)想的可行性 。
另外， 結(jié)合3D打印技術(shù)的醫(yī)學(xué)高等教育模式 是對(duì)傳統(tǒng)模式的創(chuàng)新和發(fā)展,提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和效果,未來(lái)隨著技術(shù)的發(fā)展和教學(xué)方法的改進(jìn),由3D打印技術(shù)創(chuàng)建的教學(xué)環(huán)境將更逼真及個(gè)體化,學(xué)生將更易理解和掌握相關(guān)知識(shí)。但仍存在許多挑戰(zhàn)和問(wèn)題,還需建立全面的倫理體系以保證其合規(guī)性。
3D打印技術(shù)都在哪些行業(yè)有應(yīng)用？
3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)。在一些微模型的這些行業(yè)，尤其是做各種器具的模型都有很好的涉獵和應(yīng)用。
3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)。在一些微模型的這些行業(yè)，尤其是做各種器具的模型都有很好的涉獵和應(yīng)用。3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)。在一些微模型的這些行業(yè)，尤其是做各種器具的模型都有很好的涉獵和應(yīng)用。3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)。在一些微模型的這些行業(yè)，尤其是做各種器具的模型都有很好的涉獵和應(yīng)用。3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)。在一些微模型的這些行業(yè)，尤其是做各種器具的模型都有很好的涉獵和應(yīng)用。3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)。在一些微模型的這些行業(yè)，尤其是做各種器具的模型都有很好的涉獵和應(yīng)用。
3D打印版“趙州橋”亮相天津，人可以在上面行走嗎？
坐落于河北省石家莊市的趙州橋是世界上現(xiàn)存最早、保存最好的弧形單孔敞肩型石拱橋，距今已有1400多年的歷史。令人萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)想到的是天津居然也有趙州橋了！10月13日下午，裝配式混凝土3D打印趙州橋落成典禮在河北工業(yè)大學(xué)北辰校區(qū)舉行。3D打印的趙州橋矗立在河北工業(yè)大學(xué)北辰校區(qū)東北方向的景觀河上，呈灰白色，不時(shí)有學(xué)生拾級(jí)而上、在橋上來(lái)往通行。
據(jù)了解，由該校副校長(zhǎng)兼土木與交通學(xué)院院長(zhǎng)馬國(guó)偉教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)完成的這座裝配式混凝土3D打印橋梁，這是世界上第一座裝配式3D打印的橋梁，也是目前世界上跨度最長(zhǎng)、橋梁總長(zhǎng)最長(zhǎng)、規(guī)模最大的混凝土3D打印橋梁。
3D打印版趙州橋，橋梁跨度18.04米、總長(zhǎng)28.1米。橋欄桿整體形態(tài)設(shè)計(jì)迎合了趙州橋孔洞曲線，橋面與欄板加入桃花元素，寓意桃李滿天下，同時(shí)欄板嵌入了1903、1912、1929、1952、1995、2019等年份的字樣，寓意學(xué)校建校116年的發(fā)展。
建造過(guò)程中，按照趙州橋1：2縮尺打印后現(xiàn)場(chǎng)裝配式組裝，不僅混凝土材料是獨(dú)家特殊配制的，3D打印水泥基機(jī)械設(shè)備是自主開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的，還綜合考慮了各項(xiàng)橋梁常規(guī)設(shè)計(jì)中的荷載因素，安全系數(shù)高。
該步行橋的成功落成，對(duì)于推進(jìn)智能建造關(guān)鍵技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展，實(shí)現(xiàn)我國(guó)建筑綠色化、工業(yè)化、智能化具有重要意義。
3D打印建橋有啥不一樣
馬國(guó)偉介紹，3D打印是一種顛覆傳統(tǒng)的建造模式。裝配式混凝土3D打印趙州橋采用模塊化打印技術(shù)，在現(xiàn)場(chǎng)直接進(jìn)行裝配式建造，為傳統(tǒng)橋梁賦予現(xiàn)代氣息，充分實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)新型化、材料功能化、施工虛擬化、裝配模塊化和監(jiān)測(cè)智能化。
3D打印可以在沒(méi)有模板支撐的前提下，自由靈活地快速建造異型混凝土結(jié)構(gòu)和建筑，設(shè)計(jì)方案更加自由靈動(dòng)，可以利用打印中的特殊紋理賦予建筑特殊表皮，同時(shí)還可以運(yùn)用于古建筑保護(hù)中，精準(zhǔn)恢復(fù)古建筑的殘損、遺失部分。
相比傳統(tǒng)的施工建造，3D打印可節(jié)省約1/3的建筑材料和2/3的人工，高度自動(dòng)化的打印過(guò)程可大大提高建造效率。該技術(shù)還可提升建造效率，不會(huì)因結(jié)構(gòu)的幾何復(fù)雜程度而增加成本，并減少對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的污染。在3D打印橋梁過(guò)程中，內(nèi)嵌了許多傳感器，用于24小時(shí)對(duì)橋梁進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)受力等問(wèn)題并予以排除，保證安全第一的同時(shí)，體現(xiàn)了智能化集成。
上海也有一座“趙州橋”。今年，1月12日，一座3D打印的混凝土步行橋在上海智慧灣科創(chuàng)園落成。該步行橋全長(zhǎng)26.3米，寬3.6米，橋梁結(jié)構(gòu)借取了中國(guó)古代趙州橋的結(jié)構(gòu)方式，采用單拱結(jié)構(gòu)承受荷載，拱腳間距14.4米。在該橋梁進(jìn)入實(shí)際打印施工之前，進(jìn)行了1∶4縮尺實(shí)材橋梁破壞試驗(yàn)，其強(qiáng)度可滿足站滿行人的荷載要求。
該工程由清華大學(xué)（建筑學(xué)院）—中南置地?cái)?shù)字建筑研究中心徐衛(wèi)國(guó)教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)，并與上海智慧灣投資管理有限公司共同建造 ，在這座橋誕生之前，世界上已有兩座3D打印混凝土橋。一座在荷蘭海默特，全長(zhǎng)8米，寬3.5米，橫跨在一條水渠上。另一座在西班牙卡斯蒂利亞的公園里，全長(zhǎng)12米，寬1.75米。
3D打印會(huì)有多少可能
圖為位于寧夏銀川的世界首個(gè)萬(wàn)噸級(jí)鑄造3D打印成型智能工廠車(chē)間內(nèi)景。（資料圖片）
國(guó)內(nèi)首家建筑3D打印展館日前在廣東正式啟用。從外觀上看，這棟雙層建筑和普通的房子并無(wú)不同，但實(shí)際上，整棟樓沒(méi)用一磚一瓦，全是用可黏合混合材料打印而成。
如果擁有一臺(tái)3D打印機(jī)，你能夠制造什么？答案是：小到精密的零件、餅干、模具、衣服，大到醫(yī)療器械、工業(yè)裝備甚至 汽車(chē) 、火箭、建筑……都可以制造出來(lái)。難怪有人會(huì)說(shuō)，在未來(lái)，一臺(tái)3D打印機(jī)幾乎可以創(chuàng)造一個(gè)世界。
2018年，3D打印正式被納入中國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類(lèi)。作為新興前沿技術(shù)，3D打印承載著未來(lái)制造的無(wú)限可能，也顛覆著傳統(tǒng)制造業(yè)的思維形態(tài)。近年來(lái)，中國(guó)的3D打印技術(shù)快速發(fā)展，應(yīng)用場(chǎng)景也越來(lái)越多，成為加快制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要手段。
大同的云岡石窟被原樣“搬”到千里之外的杭州
增材制造，俗稱3D打印。不同于傳統(tǒng)減材制造對(duì)原材料進(jìn)行去除、切削的方式，增材制造是將特定材料通過(guò)層層疊加的方式來(lái)構(gòu)造物體，在生物醫(yī)藥、航空航天、建筑等多個(gè)領(lǐng)域都能夠大顯身手。
掃描獲取三維數(shù)據(jù)、通過(guò)電腦編程，將模型導(dǎo)入打印機(jī)，一個(gè)與真肺一模一樣的肺部模型就可以從3D打印機(jī)里打印出來(lái)。今年6月，貴州省人民醫(yī)院胸外科首次利用3D打印技術(shù)完成了三維模型下的精準(zhǔn)肺段切除術(shù)。這一模型，不僅精準(zhǔn)再現(xiàn)了病人肺部的病灶位置，甚至連每根血管都栩栩如生。
醫(yī)療器械、器官模型、可植入人體的仿生組織……3D打印擅長(zhǎng)塑造各種細(xì)節(jié)的優(yōu)勢(shì)剛好滿足了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)Ω黝?lèi)模具的高標(biāo)準(zhǔn)需求。山西增材制造研究院院長(zhǎng)宮濤表示，人工用鋼鐵、石膏等材質(zhì)制造模具，產(chǎn)品在大規(guī)模生產(chǎn)前，還要多次打樣和修改。而3D打印機(jī)直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，能較精準(zhǔn)地塑造復(fù)雜精細(xì)的造型。
不僅是醫(yī)療，3D打印的這一特性，也很適合應(yīng)用在文物復(fù)制和修護(hù)上。不久前，位于山西大同的云岡石窟被“搬”到了千里之外的浙江杭州。在浙江大學(xué)藝術(shù)與考古博物館，全球首個(gè)可移動(dòng)3D打印石窟——云岡石窟“音樂(lè)窟”原樣再現(xiàn)了原洞窟的風(fēng)采以及千余年來(lái)風(fēng)化留下的細(xì)微痕跡。借助數(shù)字化采集，制造者對(duì)原洞窟進(jìn)行了1 1復(fù)制，用輕型材料打印出110塊模型，再像搭積木一樣組裝成現(xiàn)在的復(fù)制石窟。由于是復(fù)制品，參觀者不僅可以身處其中細(xì)細(xì)觀賞，還可以伸手觸摸，可謂過(guò)足了癮。
除了擅長(zhǎng)精巧細(xì)微的“繡花功夫”，3D打印對(duì)于造橋建房這樣的大工程也很拿手。
今年4月，在蘇州河堤防改造項(xiàng)目中，3D打印技術(shù)被直接運(yùn)用于工地施工過(guò)程。不用砌磚、無(wú)需澆筑，現(xiàn)場(chǎng)只有打印機(jī)噴頭來(lái)回移動(dòng)。高強(qiáng)度砂漿從噴頭中一點(diǎn)點(diǎn)流出，按照設(shè)定好的程序塑造出富有江南特色的造型。
“3D打印可使建筑一次成型，節(jié)約建筑材料60%，同時(shí)建造過(guò)程中的工藝損耗也減少了?！敝袊?guó)建筑技術(shù)中心材料工程研究所所長(zhǎng)助理霍亮表示，由于打印使用的是機(jī)械自動(dòng)化操作，還能節(jié)省近一半的人力。
值得一提的是，在今年5月發(fā)射升空的我國(guó)新一代載人飛船試驗(yàn)船上，就搭載了一臺(tái)“3D打印機(jī)”。這是我國(guó)首次在太空開(kāi)展3D打印實(shí)驗(yàn)，打印材料是航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的輕質(zhì)高強(qiáng)材料——碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。
目前，隨著金屬材質(zhì)打印技術(shù)的突破，航空航天也成為3D打印最具前景的應(yīng)用領(lǐng)域之一。不管是制造快速成型、單件定制的航天設(shè)備零部件，還是復(fù)雜結(jié)構(gòu)件和大型異構(gòu)件，3D打印都是理想的技術(shù)手段。而這次實(shí)驗(yàn)的成功，更讓人們感受到，“太空制造”離我們也不再遙遠(yuǎn)。
過(guò)去幾個(gè)月才能制成的砂?，F(xiàn)在只需幾小時(shí)
寧夏銀川，世界首個(gè)萬(wàn)噸級(jí)鑄造3D打印智能工廠的車(chē)間內(nèi)，數(shù)臺(tái)5米多高的白色鑄造用砂芯3D打印機(jī)在智能流水線上有序工作。這些設(shè)備，全部為企業(yè)自主研發(fā)。
與傳統(tǒng)的鑄造車(chē)間相比，無(wú)吊車(chē)、無(wú)模型、無(wú)重體力、無(wú)溫差、無(wú)廢砂及粉塵排放成為這家工廠的鮮明特色。在這里，鑄件生產(chǎn)變得快速而簡(jiǎn)單——過(guò)去需要幾個(gè)月才能制成的砂模，現(xiàn)在只需幾個(gè)小時(shí)。這些鑄件不僅在國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售，還遠(yuǎn)銷(xiāo)海外。
工廠所屬企業(yè)——共享裝備股份有限公司3D打印事業(yè)部市場(chǎng)總監(jiān)李哲表示，相較于傳統(tǒng)加工制造，3D打印具有縮短生產(chǎn)流程、設(shè)計(jì)靈活、節(jié)約成本、降低制造難度等優(yōu)勢(shì)。這一技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用對(duì)鑄造行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)、鑄造智能制造及未來(lái)鑄造智能工廠的建設(shè)將產(chǎn)生變革性的意義。
不僅是共享裝備，近年來(lái)，越來(lái)越多的制造企業(yè)開(kāi)始采用3D打印進(jìn)行零部件或整機(jī)生產(chǎn)。這一新興技術(shù)，改變了傳統(tǒng)制造的理念和模式。
近日，在哈電集團(tuán)哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，國(guó)內(nèi)首臺(tái)增材制造沖擊式水輪機(jī)真機(jī)轉(zhuǎn)輪研制成功。如果該轉(zhuǎn)輪在未來(lái)的電站使用中符合預(yù)期，則證明3D打印技術(shù)在制造沖擊式轉(zhuǎn)輪上具備可行性，為企業(yè)未來(lái)制造以往難以制造或無(wú)法制造的超小、超大型沖擊式轉(zhuǎn)輪提供一個(gè)解決方案。
依靠3D打印技術(shù)，過(guò)去需要4個(gè)月才能完成的轉(zhuǎn)輪制造如今被縮短到3個(gè)月之內(nèi)。
“傳統(tǒng)鑄造工藝制造轉(zhuǎn)輪，工序繁多，參與的工種和工人也多。工人們勞動(dòng)強(qiáng)度大不說(shuō)，鑄造后的轉(zhuǎn)輪還容易有缺陷，精度差、加工余量大、產(chǎn)品質(zhì)量與鍛件差距也大?！背虖V福說(shuō)，“尤其對(duì)于高品質(zhì)的轉(zhuǎn)輪，需要采用整個(gè)鍛造圓形坯料，一點(diǎn)點(diǎn)地用數(shù)控機(jī)床將轉(zhuǎn)輪加工出來(lái)，我們通常稱為‘整摳’，從這個(gè)詞就可以看到這種方式加工的難度有多大，周期有多長(zhǎng)，相應(yīng)成本也會(huì)非常高。而如今采用3D打印制造轉(zhuǎn)輪，直接由三維模型到產(chǎn)品，省去了多個(gè)環(huán)節(jié)，加工量小，成本和周期也得以降低?！?/p>
未來(lái)3D打印將會(huì)像普通打印一樣普及
“不管你想要什么，只需下載圖紙，按下打印鍵就可以了，剩下的統(tǒng)統(tǒng)交給打印機(jī)?！边@是一些人所暢想的未來(lái)場(chǎng)景。對(duì)此，不少業(yè)內(nèi)人士表示，未來(lái)，要想實(shí)現(xiàn)更多的3D打印應(yīng)用場(chǎng)景，關(guān)鍵在于材料，尤其是多元化打印材料的發(fā)展。
“巧婦難為無(wú)米之炊。材料科學(xué)是制造業(yè)的底層根基，3D打印的落地應(yīng)用就是受限于材料的特性，導(dǎo)致成品率低等一系列問(wèn)題?！鼻迦A大學(xué)建筑學(xué)院博士于雷表示，“材料的發(fā)展是3D打印發(fā)展的前提。就建筑領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，目前3D打印建筑被局限在使用混凝土材料上了，但是混凝土這種材料3D打印的靈活度并不高。”
在生物3D打印領(lǐng)域，材料創(chuàng)新的重要性更加突出，尤其是對(duì)于人體植入物。
羥基磷灰石是目前世界通用的仿人骨材料，但所用的酸性粘結(jié)劑卻會(huì)給被植入患者帶來(lái)術(shù)后痛苦。同時(shí)，由于人類(lèi)骨骼內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、密度不一，傳統(tǒng)3D打印所用材料密度一致、粉體單一，無(wú)法實(shí)現(xiàn)仿生骨的打印需求。
為了能夠制造一款最大程度接近人體骨骼性質(zhì)的仿生骨，西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院汪焰恩教授團(tuán)隊(duì)將羥基磷灰石、黏合劑、細(xì)胞液等按照不同個(gè)體的骨骼性質(zhì)進(jìn)行科學(xué)配比，形成一種更能被人體環(huán)境接受的打印材料。并研制了一套3D打印控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了仿生骨打印所需要的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、密度不均、復(fù)合粉體等要求。這樣打印出來(lái)的活性仿生骨與自然骨的成分、結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能高度一致，甚至可在生物體內(nèi)“發(fā)育”。
汪焰恩教授表示，團(tuán)隊(duì)目前也掌握了3D打印軟骨和皮膚的技術(shù)。下一步，他們將繼續(xù) 探索 真皮層中汗腺、毛囊、皮脂腺等結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定打印技術(shù)。
在芯片這樣高精尖設(shè)備的打印制造上，新材料的突破也會(huì)帶來(lái)更多的打印成果。上個(gè)月，西湖大學(xué)的周南嘉團(tuán)隊(duì)成功設(shè)計(jì)出全新的3D打印功能材料，以新材料為突破，實(shí)現(xiàn)了微米級(jí)別的電子3D打印。這是目前國(guó)內(nèi)最高精度的電子3D打印技術(shù)。
山西增材制造研究院技術(shù)人員朱岳認(rèn)為，如何研發(fā)出更多新材料，生產(chǎn)出質(zhì)量更高的3D打印產(chǎn)品，是行業(yè)內(nèi)的一大挑戰(zhàn)。今年5月，朱岳團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)出3D打印用光敏樹(shù)脂正式投產(chǎn)，改變了過(guò)去這種3D打印原材料依賴國(guó)際進(jìn)口、成本過(guò)高的局面。朱岳表示，下一步，研究院將在研發(fā)材料、打印工藝、軟件數(shù)據(jù)研發(fā)上持續(xù)發(fā)力，他相信未來(lái)3D打印將會(huì)像普通打印一樣普及。（王雅慧）
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