一、建筑3D打印工艺流程分析
3D打印技术是上世纪80年代开始兴起的一种快速成型新制造技术，是一种以数字模型文件为基础，运用计算机自动控制技术，将打印材料通过逐层打印的方式构造物体，最终把计算机上的蓝图变成实物。其具有数字化、智能化、机械自动化等特点。
建筑3D打印其本质上是综合利用管理、材料、计算机与机械等工程技术的特定组合完成工程建造的技术。在建筑功能化、结构造型复杂化、规模扩大化的建筑要求下，传统的施工技术和方法是难以满足和实现的。与传统建筑业相比，3D打印技术可采用工业化的生产方式，大大减少了劳动力的投入，降低了建造成本，提高了效率，缩短了生产建设周期，同时在建造过程中防止了环境的大面积破坏。
二、中国建筑3D打印产业市场现状分析
近年来，我国3D打印产业发展迅速，广泛应用于工业制造、艺术创作、建筑设计、航空航天、生物工程等多个领域的新兴技术。据统计，截至2019年我国3D打印产业规模达到157.5亿元，同比增长31.1%；预计2020年我国3D打印产业规模将达到208亿元。
从下游应用行业来看，目前工业中使用3D打印最多的行业是汽车工业，占比为16.4%。消费领域/电子领域和航空航天则紧随其后，分别为15.4%和14.7%。其中建筑建材行业在3D打印下游应用中占比4.7%。
混凝土作为最大宗的建筑材料，为国计民生作出卓越贡献，然而混凝土在生产和使用过程中产生的高污染、高能耗已成为传统混凝土技术发展的重大阻碍。源于上世纪80年代的3D打印技术颠覆了传统生产模式，被誉为“第三次工业革命”的代表。
3D打印过程为增材制造，成型无需模板、绿色环保、灵活高效，为混凝土可持续发展提供了新的方向。3D打印混凝土自被报道以来，便引起了广泛关注和专利申请热情，继2013年由国外“D－Shape”打印出首栋建筑后。中国于2014年成功利用3D打印技术建造了混凝土建筑，国内3D打印混凝土技术专利的申请于2017-2020年大幅上升，截至2020年我国3D打印混凝土专利公开量为34件，申请量为30件。
从我国3D打印混凝土行业申请人专利量排名来看，前十名申请量中高校占5位，公司也占5位，均为国内水泥混凝土领域科研实力雄厚和施工技术先进的单位。其中河北工业大学以申请量9件排第一，河北大学于2019年10月13日按赵州桥1:2的缩尺打印后现场装配组装成混凝土3D打印石拱桥，并对相关3D打印混凝土材料进行专利布局。
三、中国建筑3D打印技术应用进展分析
目前，在世界范围内建筑3D打印行业还处于探索和培育阶段，主要开展3D打印材料、设备等研发和小型构件的打印试验，采用3D打印技术建造大型基础设施和建筑的工程项目还很少，致力于建筑3D打印技术的企业数量和规模尚待增加。作为一个具有巨大发展前景的新兴行业，建筑3D打印行业需要国家政策的大力支持、基础研究的突破，也需要各企业的共同努力。
2020年建筑3D打印行业市场现状，3D打印建造发展潜力巨大
四、建筑3D打印技术展望
3D打印在建筑行业的应用有很多优点：较低的成本。打印建筑构件可有效避免材料存储成本，也可充分利用建筑垃圾等，形成资源循环利用；3D打印建筑工期短，所需的劳动力少，劳工成本低。塑形能力强，适合异形混凝土构件的建造，可以实现中空、镂空制作，实现传统技术无法实现的形状。环保性强。构件提前预制，建筑安装工程产生的建筑垃圾和灰尘等比传统方法少。
3D打印技术是一个多学科跨界融合的技术体系，包括建筑模型的数字化、结构设计、混凝土材料、适应建筑大体量特点的智能打印系统、混凝土体内或体外钢筋增强、整体打印或打印构件部品装配式建造技术等，其复杂性不言而喻。3D打印建造的研究和应用推进，将加快我国工程建设的装配化、机械化、智能化和绿色化为特征的建筑产业现代化的发展步伐，助推我国经济转型升级。虽然目前在实体建造的相关基础性研究和工程应用中也略显不足，但3D打印建造发展潜力巨大。人们亟需明确其发展方向，理清其发展思路，制定其发展战略。3D打印机技术虽然是一个新技术，但是它在继承传统的3D打印机技术以及工艺的基础上也有相应新的要求。建筑3D打印拥有广阔的应用前景。
搬砖工人或将失业？3D打印住宅技术正在世界范围内逐步扩张
2020年12月，印度Larsen&Toubro建筑公司在Kanchipuram测试基地用3D技术打印了一座混凝土住宅楼模型，占地面积65平方米。在打印过程中，该公司主要使用了丹麦公司COBOD的3D建筑打印机以及L&T内部开发的混凝土混合物。
显然，该模型只是一种概念验证。但这种住宅（如上图所示）却是未来的发展趋势。
事实上，与普通的3D打印技术相比，混凝土打印技术的难度更高。首先需要确保在打印过程中，混凝土都能够流畅地流动，这样才能顺利进出打印机，不发生堵塞，其次，打印机中挤出的混凝土又要能够快速硬化，变得足够牢固，只有这样才能承受后续层次的负荷，在满足上述要求的基础上，还需要实现这些层与层之间的充分粘结。
L&T的高级执行副总裁M.V.Satish表示，“此外，3D混凝土打印还需要克服在露天环境中（工作）的一系列挑战，因为环境种的灰尘、湿度、水分、温度等都是影响混凝土性能的变量，所以必须对这些影响因素进行控制。
换言之，若想开发出适宜的3D混凝土混合物，并尽量满足团队使用当地可用的建筑材料的需求，开发团队需要进行大量的现场试验来不断加以完善。
Satish指出，他们后来发现，在印刷过程中存在着另外一项挑战——整合水平和垂直的钢筋。为应对这一挑战，他们专门修改了打印头，将钢筋嵌入其中。
根据印度政府提出Pradhan Mantri Awas Yojana–Gramin（PMAY-G）计划，又名“人人有房住”计划（Housing for All），当地政府的目标是在2022年为农村贫困人口建造3000万套住房，这意味着在农村地区每年要建造住房500万套。
Satish认为，面对印度的住宅行业在建设规模与建设速度上的巨大需求，3D打印一定是最合适的技术
而且截止目前，L&T已经证明了这项技术的可行性，但是他们的原型还处于早期阶段，尚不清楚如果进行大规模开发的话，具体需要耗费多少成本和多长时间。
Satish认为这主要取决于各种因素，比如建筑配置、建筑复杂程度、墙壁尺寸、项目建设面积、一幢建筑的楼层或公寓数量等等。
虽然他们在Kanchipuram打印的模型符合印度的建筑规范，但“仍然需要经过法定机构、研究机构等多方面的设计验证过程。”
在世界的另一端，总部位于加州的Mighty Buildings公司已经向客户交付了一系列3D打印建筑。
联合创始人兼首席可持续发展官Sam Ruben介绍道，他们使用一种专有的热固性复合材料，能够有效合成石头。他们打印出整个工作室，建筑面积达350平方英尺，然后将其直接放到建筑工地上，再接上（水、电等）到公共事业设备。而两个这样的工作室模型连接到一起，就组成了一个更大的房子。
据悉，在今年晚些时候，该公司将推出由3D打印面板制成的定制化住宅，面积更大，并且这些房屋将被运到建筑工地并在那里进行组装。
尽管Mighty Buildings的大部分销售订单都是针对C端消费者的附属住宅单元，但该公司希望能够借机切入现有的建筑行业供应链，从而进入到B2B服务领域。
Ruben称：“对我们而言，专注于3D打印和材料是十分有意义的。（因为）我们能够与（特定)领域的专业开发商和建筑商开展合作。”
Ruben指出，公司的愿景就是让他们的生产工艺遍布到美国，乃至世界各个能够找到合作伙伴，满足其开拓需求的地区。
印度、美国两家公司高管Satish和Ruben不约而同地表示，3D打印有望彻底改变大规模建筑市场的发展现状。
尽管与传统技术相比，尽管与传统技术相比，自动化3D打印建筑技术需要较高的资本投资，但其在安全性、建设速度、建设规模和设计复杂性等方面具备相应的优势。
“我们如今的建筑业，使用的还是100年前的人们所熟悉的技术、设备和工具，”Ruben揶揄道，“建筑业（几乎）是最后一个没有采用高新技术来提高生产率的行业了。”
