文献综述
1 现状及发展前景
20世纪80年代美国发明了3D打印技术(3D—printing)，并迅速得到推广。3D打印技术在世界范围内获得广泛关注与重视，并应用于各个领域之中，许多国家都凭借这项技术创造出巨大的经济效益。目前我们正在经历第三次工业革命浪潮，新型工业技术不断产生，3D打印技术被视为该革命浪潮的重要标识之一。3D打印也称为增材制造(Additive Manufacture，AM)。增材制造不同于减材制造方法，是根据3D设计模型，从3D模型数据中连接材料，进行逐层增加材料之后来打印3D产品。3D打印技术在航空航天、卫生医疗、电子工业、食品制造和零部件加工工业等领域均有应用，同样该技术也应用在建筑技术领域中。3D打印建筑通过专用打印机和打印材料，可一次性快速完成建筑整体结构。其原理是首先用计算机设计三维模型，然后将打印机与计算机连接，加入打印材料之后，通过设计模型逐层按照设计模型进行打印，最终打印成一个完整的三维立体的结构[1]。
长期以来，传统的建造工具、制造技术和建筑材料等因素限制了建筑工程建造方式，一则建筑工程人员对复杂施工技术难以付诸实践，二则由于传统的建造技术不够完善，技术的使用不仅给环境带来了较为严重的破坏，还大大浪费了人力资源和社会资源。而随着时代的发展进步，人们对于新型建筑技术的要求越来越迫切，3D打印建筑技术可以利用其优势，不再仅仅局限于使用功能，可实现造型新颖独特、具有艺术气息且绿色环保的新型建筑结构，以满足人们对建筑结构的更高层次的要求归。3D打印誉为第三次工业革命的重要标识，其作为一种新型建筑技术，被众多学者认为在建筑业上有颠覆陛的创新。近年来，对3D打印建筑技术和材料的研究越来越多，3D打印建筑也随之蓬勃发展，其必将在未来建筑行业中有广阔的发展前景[1，2]。
当前，3D打印建筑材料和打印技术正处于研究和发展阶段。3D打印技术虽然已经可以打印出简单的建筑，但材料强度、结构强度、抗震性能、安全性能仍是今后研究的重要方向。虽然3D打印建筑材料在建筑业中的研究应用刚起步，还有许多问题亟待解决，但以其节能环保的优势在建筑业具有光明的应用前景。
2 3D打印建筑
美国南加州大学工业与系统工程教授比洛克·霍什内维斯一直在研究一种新工艺。这种新工艺使打印技术在不到20小时的时间内建造一幢面积2500平方英尺的建筑。该项目获得美国宇航局和美国军方的支持和资助。霍什内维斯相信他的项目可以帮助全大约10亿世界急需改善住房条件的人提供足够住房。他把该工艺称为“轮廊工艺”，并且很希望在将来某天看到成为现实。“轮廊工艺“的概念在设计上很简单，但是实施起来相当复杂。该工艺由一个巨型的三维挤出机械构成。它的操作很像我们见到的打印机操作原理，不过有一个明显不同的地方：它挤出是混凝土。在“轮廊工艺”系统的挤压头上使用齿轮传动装置来为房屋创建基础和墙壁。它的原理跟使用泥造砖极戎相似，建成的建筑能够抵挡地震和其他自然灾害。霍什内维斯称使用该工艺不仅造价便宜、快速建造，而且对环境友好，建设造价和材料大幅度降低。
3D打印建筑在提高建筑的抗震性能上也有着自己的优势。一个常规的建筑都是由成千上万个砖瓦、混凝土、钢筋及其他不同成分的材料组合在一起的，任 何一个构件的破坏都有可能导致整个结构的抗震性能降低。但如果采用3D打印技术来做的话，可以减少建筑结构上的节点，从而把一个房子打印成一整个零件，而这一个零件的抗震性能远比成千上万个组合零件的抗震性能更强。
3D打印建筑与其他3D打印技术不同的是，它需要一个巨型的三维建筑打印机，即前面说的轮廓成型机，并且打印出的材料是建筑混凝土。首先在外围搭建打印机的结构，支撑着打印头，而打印头的移动方向和速度是由计算机控制的。打印是从建筑物底部开始，并逐层往上打印。一层打印完后，就能在其上添加新的一层。而随着新技术的发展，所使用的这种“打印机”也在不断的完善和创新，到目前为止，有好几种类型的轮廓成型机，并且每种都有自己的优缺点，可以根据不同的建筑结构和施工情况来加以选择[2]。
