大国智造筑梦中国

泡沫化的 谷底期
稳步爬升 的光明期
实质生产 的高峰期
A 3D打印技术（加法）
3D打印技术，学术上又称“添加 制造”技术，也称增材制造或增量 制造。3D打印将三维实体变为若
干个二维平面，通过对材料处理
并逐层叠加进行生产。
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成型原理 对比分析
3D打印的原理
B 传统机械加工（减法）
传统制造业通过模具、车铣等 机械加工方式对原材料进行定 型、切削以最终生产成品
荷兰阿姆斯特丹正在建造一座3D打印房屋。这座房 屋名为“运河屋”，由荷兰DUS建筑师事务所设计，共 有13个房间，所采用的特大型3D打印机被称之为 “KamerMaker”（意为“房屋建造者”）。工作时， KamerMaker逐层打印熔塑层，凝固后形成塑料块。在 此之后，建筑工人像玩乐高玩具一样建造运河屋。目前， 运河屋已经在阿姆斯特丹北部地区动工，预计3年后竣工。
1986年，Charles Hull率先推出光固化方法(stereo lithography apparatus，SLA)， 这是3D打印技术发展的一个里程碑。同年，他创立了世界上第一家3D打印设备的3D Systems公司。该公司于1988年生产出了世界上第一台3D打印机SLA-250。
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1988年，美国人Scott Crump发明了另外一种3D打印技术——熔融沉 积制造(fused deposition modeling，FDM)，并成立了Stratasys公司。
一个在建设中的多穹状月球基地，机器人正在建造右侧两个穹顶
工作中的D-Shape型3D打印机，在月球上使用的打印机会更灵活
“打印房屋2.0”
2013年2月，英国伦敦Softkill Design建筑设计工作室首次建立了一个3D打印 房屋概念，它并非采用固体墙壁建造，而是在骨骼基础上建造纤维尼龙结构。它被 命名为“打印房屋2.0”，采用相同的极简抽象派工艺，使用足够的塑料来保证结构 的完整性。但至今，这个概念的3D打印房屋还只有模型而已。
迷你版KamerMaker
号称“全球首批3D打印实用建筑”的房屋近日亮相。“将 建筑垃圾变废为宝，让建筑工人做更体面的工作，让建筑成 本降低50%，让更多人住得起房子，房型家具私人定制，让 水更清天更蓝……”
2012年1月，美国航天局（NASA）出资与美国南加州大学合作，最新研发出的“轮廓工艺”3D打印技 术，“倾倒混凝土层在机器人铲子平整硬化混凝土的任何所需角度。其他的机器人功能将安装水管、电 线、和其他设施的建筑建造”，Behrokh Khosnevis还表示，每隔20秒他就可以建立一个平方英尺的墙。 24小时内就可以印出大约232平方米的两层楼房，并且单位面积的承重能力也是标准混凝土的三倍。 2013年1月，荷兰设计师Janjaap Ruijssenaars计划采用3D打印技术建造的房屋将在 2014年建成。这座仿莫比乌斯环的3D打印房屋，力求“完成人力建造办不到的事”。
3D打印 筑梦中国
——中国 四川 德阿产业园
目录
01 3D打印概述 02 建筑实例
1.第三次工业革命 2.3D打印技术的发展 3.3D打印的历史阶段 4.3D打印的原理、特点 5.3D打印的分类、应用 6.建筑装饰与模型
03 现状析
1.3D打印建筑的优点 2.3D打印建筑的优势 3.筑梦工场的技术优势 4.筑梦工场的未来规划
3D打印机技术在原理上并不复杂。与传统制造业在材料上做减法不同，它奉行的是加法守则。要打 印一个东西，你首先要有一张3D立体图，配套的软件会把这张图上的物体进行一系列数字切片，并将切 片信息传送到打印机，打印喷头立刻启动，根据切片信息，一层层极薄地堆叠出立体物件。
数字制造
借助CAD等软件将产品结构数字化，驱动 机器设备加工制造成器件：数字化文件还 可借助网络进行传递，实现异地分散化制 造的生产模式。
月球空间站
项目背景： Foster + Partners事务所与欧洲航天局european space agency合作用月球上现有的材料建造3D打印建筑。 项目概况： 利用现有的建造技术，配合三维打印，在未来几年里，人类在月球上建造建筑物将成为可能。通过发 明一种能承重的“悬链线”形拱顶和蜂窝结构墙体，使建筑内部能抵御月球上的微流星体和太空辐射的损 伤，foster + partners事务所还设计了一种增压充气配件来保护建筑内的宇航员。这种空心封闭气泡结 构——让人联想到鸟类的骨骼——很好地结合了建筑的强度和重量。 速度：现有3D打印机的速度是每小时2m左右 墨水：用于打印的结构“墨水”是一种盐材料
1.“轮廓工艺” 2.莫比乌斯环屋 3.月球空间站 3.“打印房屋2.0” 4.荷兰“运河屋” 5.青浦园区打印屋 6.中世纪城堡
建筑与3D打印
PART1.
3D打印概述
3D打印（英语：3D printing），即快速成形技术的一种，它是一种数字模型文件为基础， 运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
创新触发期
期（Trough of Disillusionment），稳步爬升的光明期（Slope of Enlightenment），实质生产的高 峰期（Plateau of productivity）。由图可知，个人级3D打印技术正处于期望膨胀期，而企业级3D打 印技术已经步入稳步爬升的光明期。
期望膨胀期
2013年1月，欧洲航天局已着手同建筑公司Forster+Parterners联手研发在月球打印一座空间站的项目。 计划利用月球现成的土壤及其他材料通过3D打印技术将其制成建筑材料，进而完成空间站的建设。
2013年2月，英国设计师Softkill Design正着手使用3D打印技术建造大批量民用住房。 这些房屋以骨骼架构为原型，以纤维尼龙为结构——制作所有的部件需要三个星期，组 装起来则只需要一天。 2013年3月，荷兰公司DAS的建筑师建造了打印机，号称将建造“第一”的3D打印运河屋。今年1月， 实现了3D打印运河屋组件的实际三维打印，预计将用三年时间完成组装印刷工艺。 2015年11月，筑梦工场项目启动，全球历史上第一个3D打印小镇即将在中国德阿产业 园区的核心区域汉旺镇出现。
3D打印实体建筑的发展
“轮廓工艺”
2012年，由美国航天局（NASA）出资，美国南加州大学工业与系统工 程系的比洛克·霍什内维斯（Behrokh Khoshnevis）教授做了一个3D打印技 术应用在建筑领域的电脑模拟展示，运用“轮廓工艺”系统在不到20小时的 时间内能够建造一幢面积2500平方英尺的建筑。比洛克·霍什内维斯教授说， “轮廓工艺”打印出来的墙壁是空心的，虽然质量更轻，但它们的强度系数 比传统房屋更高，而且节省了20%-25%的资金、25%-30%的材料和45%－ 55%的人工，他表示做这项研究的最初目的只是想给穷人们又快又好地盖房 子。他的这项技术创新早在2006年就被美国发明家名人堂和现代奇迹栏目评 为年度最佳发明。但遗憾的是，这项发明却一直没能走出实验室。
建筑装饰实例：北京草莓大厦
建筑装饰实例：银河国际购物中心（GRG商场拦河，吊顶，楼梯等）
建筑装饰实例：湖南株洲红花树酒店
建筑装饰-异型家具实例
建筑模型实例
建筑模型实例：复杂地形的打印
PART2.
发展顺序
建筑实例
实体建筑 包括“轮廓工艺”、莫比乌斯环
按照 ，详述了国内外3D打印 的案例，主要 屋、月球基地、“打印房屋2.0”、荷兰“运河屋”、打印屋、中世纪城堡。
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降维制造
即把三维结构的物体先分解成二维层状结 构，逐层累加形成三维物品。因此，原理 上3D打印技术可以制造出任何复杂的结
堆积制造
“从下而上”的堆积方式对于实现非匀致材 料、功能梯度的器件更有优势。
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构，而且制造过程更柔性化。
直接制造
任何高性能难成型的部件均可通过“打印” 方式一次性直接制造出来，不需要通过组 装拼接等复杂过程来实现。
应用 现状
建筑装饰
目前，3D打印在建筑装饰 上已经比较成熟，个性化的 装饰部件已经成功应用于水 立方、上海世博会大会堂、 国家大剧院、广州歌剧院、 东方艺术中心、凤凰国际传 媒中心、海南国际会展中心、 三亚凤凰岛等成百上千个建 筑项目。
建筑模型
在建筑业，设计师们使用 3D打印机打印建筑模型， 这种方法快速、低成本、 环保，同时制作精美。3D 打印模型是建筑创意实现 可视化与无障碍沟通最好 方法。完全符合设计者的 要求，切有节省大量的材 料和时间。
第 三 次 工 业 革 命
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18世纪60年代，蒸汽机的广 泛使用引发了第一次工业革命。
发电机和电动机的发明 和使用，成为第二次工 业革命的突出标志。
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2012 年 4 月，英国著名财经杂志 《经济学人》报道称“3D 打印将
？
推动第三次工业革命”。由此， 3D打印技术被称为“具有工业革 命意义的制造技术”。
快速制造
3D打印制造工艺流程短、全自动、可实现现 场制造，因此，制造更快速、更高效。
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3D打印的特点
3D打印机的分类
3D打印机分为民用级（个人级），工业级（企业级，专业级，生产级）
只能打印单色物体，同一台打印机不能更换耗材 价格：最便宜的几千～几万元不等（有国产和进口区分） 材料范围：尼龙，塑料，树脂等少数可塑性材料 打印速度：手掌大模型需打印几十分钟～几个小时（根据模型复杂程度） 打印机体积：普通桌面可放置 操作难度：操作简单，需三维设计人员操作 • • • • • •
运河屋博物馆
运河屋的迷你模型
荷兰“运河屋”
DUS建筑师事务所的汉斯沃梅伦表示：“3D打印的运河 屋是一个独特的建筑项目，因 为这一项目集施工现场、博物 馆和研究设施于一身。从3D打 印机打印出第一个构造组件的 那一刻起，我们便开始了数字 制造技术用于建筑业可能性的 探索之旅。” 运河屋草图
夜色下的运河屋
脱蜡 铸造 航空 航天
汽车 制造
服装 鞋帽
零部件 食品
3D打印
珠宝 首饰 电子 产品 玩具 模型
的应用
医疗 牙科 产品 造型
科研 教育
建筑 模型
电影
3D打印与建筑
由下表可知，3D打印在建筑业的应用尚未形成规模。而在 现实生活中，3D打印主要应用于建筑装饰以及建筑模型的制作， 3D打印实体建筑尚处于试验性阶段。
民用级3D打印机
工业级3D打印机
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可以直接打印混合彩色物体 价格：上百万元 材料范围：金属，陶瓷，塑料等常见材料 打印速度：可高速批量打印 打印机体积：体积较大 操作难度：操作复杂，需培训专业人员操作
眼下3D打印机有两种类型，一种是堆叠法，一种是烧结。原理基本都是多层分片打印，而堆叠和烧结只 是成型技术的区别。堆叠只能成型塑料、硅之类的材质，对固化反应速度有要求，而烧结可以利用激光的高 温对金属粉末进行处理加工出金属材质的东西出来，实体可通过打磨、钻孔、电镀等方式进一步加工。
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3D打印
向金属、陶瓷等粉末喷射粘接剂的方
式将材料逐片成型，然后进行烧结制 成最终产品。
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技术的发展
根据2013年7月的3D打印技术曲线成熟度（Hype Cycles）报告，技术成熟曲线分为五大阶段： 创新触发期（Innovation Trigger），期望膨胀期（Peak of Inflated Expectations），泡沫化的谷底
1989年。C.R.Dechard发明了选择性激光烧结法 (selective laser sintering，SLS)，其原理是利用 高强度激光将材料粉末烧结直至成型。
1993年，麻省理工大学教授Emanual Sachs发明了三维印刷工艺（ThreeDimension Printing，3DP）。通过
Made by BUT
“Landscape House”
莫比乌斯环屋
荷兰建筑师简加普·鲁基森纳斯Janjaap Ruijssenaars，来自荷 兰的宇宙建筑公司。2013年1月，他表示他们希望能用3D打印技术 建造一栋景观建筑，名为“Landscape House”。他们将沙子和 黏合剂“打印”成若干个模块，并对其进行组装，最终的成品建筑 会采用单流设计，运用创新的3D打印技术进行打造，由上下两层 构成莫比乌斯环屋。工程预计能在2014年完工。他的3D打印建筑 项目是Europan竞赛的参赛部分，该竞赛允许超过15个国家的建 筑师在两年的时间内建造建筑以参与评奖。