3d打印建築

本書用通俗的語言為讀者系統地介紹了3D 打印建築的基礎知識。全書共分11 章，包括：3D 打印技術與3D 打印建築的基礎知識；3D 打印和 3D 打印建築中的成型技術；3D 打印建築與打印建築的材料；3D 建築打印機；3D 建築打印機的軟件及軟件配置技術；3D 模型設計與建模工具；3D 打印建築技術中的三維反求工程；BIM 與 3D 打印建築；建築模具的製造；3D 打印建築技術在裝配式建築中的應用；3D 打印建築面臨的問題和挑戰等。 本書可作為建築類院校電氣工程與自動化、建築電氣與智能化、自動化、建築工程技術、工程管理、建築類相關專業的本科生、研究生的3D 打印建築技術教材，也可以作為建築行業設計、施工和管理人員學習3D 打印建築技術的參考書。 ^[1] 

目錄前言第 1 章 3D 打印技術與 3D 打印建築的基礎知識11.1 概述1 1.2 3D 打印技術 1 1.3 增材製造過程中的 CAD 數字模型和精細控制2 1.3.1 增材製造過程中的 CAD 數字模型 2 1.3.2 增材製造過程中的精細控制 3 1.4 3D 打印的應用領域和優勢 4 1.4.1 3D 打印的應用領域 4 1.4.2 3D 打印的優勢 5 1.5 3D 打印中使用的打印原材料 6 1.5.1 ABS 樹脂 6 1.5.2 聚乳酸 7 1.5.3 聚乙烯醇 8 1.5.4 3D 打印塑料 8 1.5.5 光敏樹脂 9 1.5.6 Laywoo - D3 材料 9 1.5.7 聚碳酸酯 10 1.5.8 大理石粉 11 1.5.9 金屬材料的 3D 打印 11 1.5.10 材料的選擇 13 1.6 3D 打印建築使用的打印材料 13 1.6.1 建築模型的 3D 打印材料 13 1.6.2 3D 打印建築的基礎 14 第 2 章 3D 打印和 3D 打印建築中的成型技術182.1 3D 打印技術與離散 - 堆疊成型 18 2.2 光敏樹脂固化成型技術 18 2.2.1 光敏樹脂固化成型的原理 18 2.2.2 光敏樹脂固化成型工藝的優缺點 19 2.3 熔融沉積成型 20 2.3.1 熔融沉積成型原理 20

2.3.2 熔融沉積成型使用的材料 21 2.3.3 熔融沉積成型技術的優缺點 22 2.4 選擇性激光燒結成型技術 22 2.4.1 選擇性激光燒結成型的工藝過程 22 2.4.2 選擇性激光燒結成型使用的材料 24 2.4.3 金屬粉末燒結成型中的一些工藝措施和改進方法 25 2.4.4 選擇性激光燒結工藝的特點 25 2.4.5 選擇性激光燒結 3D 打印機的硬件 25 2.5 三維打印成型 26 2.5.1 三維打印成型的原理和工藝特點 26 2.5.2 3DP 技術的應用實例 28 2.5.3 熔融材料噴墨三維打印成型 28 2.6 激光近淨成型 29 2.6.1 激光近淨成型的原理 29 2.6.2 激光近淨成型的工藝特點 30 2.7 電子束熔絲沉積成型和 3D 打印成型技術分類 30 2.7.1 電子束熔絲沉積成型 30 2.7.2 3D 打印成型技術分類 31 第 3 章 3D 打印建築與打印建築的材料333.1 3D 打印建築在國內外的發展及應用現狀 33 3.1.1 3D 打印建築的起源與國外的應用情況 33 3.1.2 3D 打印建築在國內的發展和應用現狀 36 3.2 3D 打印建築技術 41 3.2.1 3D 打印建築的內容 41 3.2.2 3D 打印建築設備及原理 41 3.2.3 打印頭噴嘴的位置控制方式和噴頭的流量控制 46 3.3 打印建築的材料 49 3.3.1 打印建築使用材料的要求 49 3.3.2 幾種新開發的 3D 建築打印材料 51 3.3.3 再造石材料 52 3.3.4 混凝土材料 53 3.3.5 砂石材料543.3.6 玻璃材料 55 3.4 使用混凝土打印建築 56 3.4.1 美國、荷蘭的 3D 打印混凝土建築項目 56 3.4.2 使用 3D 打印混凝土打印房屋 57 3.4.3 搭積木建造的裝配式建築 61 3.5 3D 建築打印機結構的多樣性 62

3.5.1 框架式結構 63 3.5.2 吊車臂式結構 63 3.6 3D 打印建築低碳環保 65 3.6.1 3D 打印建築不產生揚塵和建築垃圾 65 3.6.2 3D 打印建築的節能和抗震 66 3.7 3D 打印建築的安全性 66 3.7.1 3D 打印建造房屋的安全性 66 3.7.2 對傳統建造房屋的替代 67 第 4 章 3D 建築打印機694.1 3D 建築打印機的原理及應用 69 4.1.1 3D 建築打印機主要工作原理和成型工藝 69 4.1.2 與 3D 建築打印機成型工藝相近的其他 3D 打印機 70 4.2 熔融沉積成型 3D 打印機的硬件組成、結構與工作原理 72 4.2.1 熔融沉積成型 3D 打印機的硬件組成 72 4.2.2 熔融沉積成型 3D 打印機的結構與工作原理 80 4.3 3D 建築打印機的結構和工作原理 83 4.3.1 3D 建築打印機的定義及分類 83 4.3.2 3D 建築打印機與 FDM 3D 打印機成型工藝的差異 84 4.3.3 3D 建築打印機的結構及打印工藝 85 4.3.4 打印建造小型房屋的案例 92 4.4 噴塗型 3D 建築打印機 94 4.4.1 什麼是噴塗型 3D 建築打印機 94 4.4.2 噴塗型 3D 建築打印機的技術基礎 94 4.5 小型 3D 建築打印機的打印頭噴口流量控制方法 100 4.5.1 小型 3D 建築打印機的打印頭噴口流量控制方案 100 4.5.2 簡化結構與控制方式 101 第 5 章 3D 建築打印機的軟件及軟件配置技術1035.1 3D 打印機使用軟件類型 103 5.1.1 3D 打印的關鍵步驟 103 5.1.2 操作 3D 打印機必須使用的三類軟件 104 5.2 上位機控制軟件 Repetier - Host 和 Pronterface 105 5.2.1 上位機控制軟件 Repetier - Host 105 5.2.2 上位機控制軟件 Pronterface107 5.3 切片軟件 Slic3r 及設置 109 5.3.1 Slic3r 簡介 109 5.3.2 Slic3r 軟件的主界面介紹 110 5.3.3 Slic3r 軟件設置 110

5.4 Cura 切片軟件的使用及設置 114 5.4.1 Cura 軟件的安裝 114 5.4.2 參數的中文釋義 115 5.4.3 載入模型後的操作 115 5.4.4 切片前期配置 116 5.4.5 切片設置（基礎） 116 5.5 主控板固件的設置 117 5.5.1 固件和 G 代碼命令 117 5.5.2 常用的主控板固件及特點 119 5.5.3 Marlin 固件的設置 120 5.6 3D 建築打印機的軟件及軟件開發 128 5.6.1 將 3D 打印機的軟件技術應用於 3D 建築打印機 129 5.6.2 3D 建築打印機使用軟件及其配置 129 5.6.3 3D 建築打印機軟件技術的開發 132 第 6 章 3D 模型設計與建模工具1336.1 3D 打印建模和常用的 3D 建模軟件 133 6.1.1 3D 打印建模 133 6.1.2 常用的 3D 建模軟件應用及注意事項 134 6.2 3ds Max 軟件建模基礎 135 6.2.1 3ds Max 中的基本幾何體和擴展幾何體 135 6.2.2 一個基本幾何體建模舉例 136 6.3 犀牛軟件建模基礎138 6.3.1 犀牛軟件的功能 138 6.3.2 犀牛軟件的界面及部分工具 138 6.3.3 犀牛軟件簡單建模舉例 141 6.4 結構設計軟件 SolidWorks 建模 143 6.4.1 SolidWorks 軟件簡介和建模基礎知識 144 6.4.2 SolidWorks 建模的基礎知識 144 6.5 用 Tinkercad 創建三維模型 149 6.5.1 Tinkercad 軟件基本情況150 6.5.2 Tinkercad 軟件操作151 6.5.3 新版本的 Tinkercad156 第 7 章 3D 打印建築技術中的三維反求工程1597.1 三維反求工程的原理和應用159 7.1.1 三維反求工程的概念和原理 159 7.1.2 三維反求工程的應用 161 7.2 三維反求工程中的數據採集165

7.2.1 接觸式和非接觸式測量 165 7.2.2 三座標測量儀法 166 7.2.3 使用三維激光掃描儀的數據採集 167 7.2.4 對古建築和古人類遺址進行三維數據建檔 171 7.3 反求工程中的數據處理技術173 7.3.1 反求工程中的數據處理 173 7.3.2 建築物及構件反求建模的數據處理和加工精度檢查 175 7.3.3 數字城市建設中的數據處理技術 176 7.4 使用 123D Catch 的反求建模177 7.4.1 123D Catch 的註冊 177 7.4.2 123D Catch 的工作過程 179 第 8 章 BIM 與 3D 打印建築1808.1 BIM 技術及其在建築業中的應用 180 8.1.1 BIM 技術 180 8.1.2 使用 BIM 技術進行碰撞檢測 181 8.1.3 BIM 模型的架構 185 8.1.4 BIM 技術在設施全生命週期的應用 186 8.1.5 BIM 技術的應用 187 8.2 BIM 與 3D 打印建築的結合及其在 3D 打印建築中的應用188 8.2.1 3D 打印建築與 BIM 的結合188 8.2.2 BIM 與廣義的 3D 打印建築189 8.2.3 BIM 技術在 3D 打印建築中的預製構件裝配中的應用191 8.2.4 三維管線綜合協調 191 8.2.5 採用鋼結構的 3D 打印建築中 BIM 的應用 192 8.3 BIM 應用軟件 192 8.3.1 BIM 應用軟件的格式、兼容性和 BIM 服務器192 8.3.2 BlM 應用的相關軟件 193 8.3.3 BIM 應用中藉助 3D 掃描技術對建築工程進行記錄、檢驗和階段驗收 196 8.4 BIM 應用舉例 196 8.4.1 117 大廈的 BIM 應用概述 196 8.4.2 BIM 集成應用為項目建設帶來的成果 198 8.5 BIM 在 3D 打印建築中的應用 198 8.5.1 3D 打印建築中 BIM 應用特點和內容198 8.5.2 三維管線綜合協調和碰撞檢測與軟件使用 199 8.5.3 3D 打印建築中 BIM 模型在線應用方式和 BIM 軟件使用 199 第 9 章 建築模具的製造 201 9.1 生產建築預製構件的模具201

9.1.1 生產較大型混凝土建築預製構件的模具 201 9.1.2 使用 3D 打印建造模具生產裝飾性建築模塊及構件 203 9.2 3D 打印建造建築模塊及構件模具的優勢與構件模具 207 9.2.1 3D 打印建造建築模塊及構件模具的優勢207 9.2.2 3D 打印快速建造建築模塊及構件模具 207 9.3 3D 打印生產模具與傳統模具製造技術的互補 209 9.3.1 3D 打印生產模具的現狀 209 9.3.2 3D 打印模具與傳統模具生產的互補 209 第 10 章 3D 打印建築技術在裝配式建築中的應用21110.1 裝配式建築和模塊化建築 211 10.1.1 預製裝配式建築 211 10.1.2 模塊化建築 216 10.2 3D 打印建築技術與鋼結構建築218 10.2.1 鋼結構建築的優勢 218 10.2.2 常用鋼結構建築的結構體系 218 10.2.3 3D 打印建築和鋼結構建築的結合 220 10.3 3D 打印建築技術與模塊化建房221 10.3.1 模塊化建築與 3D 打印建築的關係221 10.3.2 模塊化建築技術與 3D 打印建築技術的結合222 10.4 3D 打印建築技術在裝配式建築中的深入應用及規範標準 223 10.4.1 裝配式建築的發展與標準 224 10.4.2 鋼承重柱間的填充牆體打印 224 10.4.3 帶保温層的打印牆體 225 10.4.4 有保温層的配筋牆體打印 226 10.4.5 噴塗型 3D 建築打印機打印牆體227 10.4.6 沒有保温層的牆體打印建造 227 10.4.7 3D 打印的內外裝一體牆 228 10.4.8 各種功能裝飾性構件和功能構件的打印建造228 10.4.9 3D 打印建築的柱、梁等承重部件 229 10.4.10 設計和驗收規範 229 10.4.11 3D 打印工藝與現澆及預製的結合 230 第 11 章 3D 打印建築面臨的問題和挑戰23111.1 3D 打印建築和傳統建築相互幫扶231 11.1.1 關於 3D 打印建築認識的誤區231 11.1.2 3D 打印建築技術和傳統技術互相幫扶 232 11.2 3D 打印建築技術存在的不足232 11.3 深入發展 3D 打印建築的基本思路 234

11.3.1 基於 3D 打印技術的範疇深入發展234 11.3.2 結合相關新技術突破 3D 打印技術的範疇進行發展234 11.3.3 融合新技術的綠色建築 235 11.4 政策的扶持和相關技術標準規範的建立 235 11.4.1 國家政策的扶持 235 11.4.2 技術標準和規範的建立 236 11.5 成本核算、使用壽命及設備材料 236 11.5.1 成本核算和使用壽命 236 11.5.2 打印裝備和打印材料 237 參考文獻 238