3D打印建造技术实训教程

徐卫国，男，清华大学建筑学院教授、博导、前建筑系系主任，现任清华大学深圳国际研究生院未来人居研究院常务副院长；深圳市城市规划委员会委员，中国建筑学会建筑师分会理事，数字建造学术委员会副主任，计算性设计学术委员会副主任等职。

前言

第1章概述

1.13D打印建造技术

1.1.13D打印技术的产生

1.1.23D打印建造技术的定义

1.1.33D打印建造技术的原理及系统构成

1.1.43D打印建造技术的技术优势

1.23D打印建造技术发展历程

1.2.13D打印技术的发展

1.2.2国外3D打印建造技术的发展历史

1.2.3国内3D打印建造技术的发展历史

1.2.43D打印建造技术的发展趋势

1.33D打印建造技术在建筑工程中的应用

1.3.1原位3D打印建筑

1.3.2装配式3D打印建筑

1.3.3其他工程领域的应用

1.43D打印建造技术的挑战

1.4.1设备与打印方式还不够成熟

1.4.2打印材料性能不足

1.4.3行业建设标准不够完善

1.4.4行业验收不够完善

1.4.5高层建筑打印有局限

思考题

第2章3D打印建造技术常见工艺方法及流程

2.13D打印建造技术工艺梳理分析

2.2基于混凝土分层喷挤叠加方法

2.2.1轮廓工艺

2.2.2轮廓工艺-带缆索（桁架）系统

2.2.3混凝土熔融沉积（FDC）技术

2.3基于砂石粉末分层粘合叠加方法

2.3.1D型

2.3.2数字异形体

2.4大型机械臂驱动的材料三维构造建造方法

2.4.1砖块堆叠

2.4.2展亭编织

2.53D打印建造技术应用的一般流程

2.5.13D打印建造系统基本组成

2.5.2原材料储存

2.5.3混凝土制备与输送

2.5.4打印

2.5.5养护

思考题

第3章3D打印建造的材料

3.13D打印建造的主要材料

3.1.1普通砂浆

3.1.2纤维砂浆

3.1.3再生砂浆

3.1.4含粗骨料混凝土

3.2混凝土强度设计

3.2.1混凝土强度影响因素

3.2.2配置强度设计

3.2.3设计参数

3.2.4配合比计算与调整

3.3打印材料的性能特点及要求

思考题

第4章3D打印建造的处理技术

4.13D建模方法

4.1.1建模概述

4.1.2计算机软件辅助设计的三维模型构造

4.1.3反求工程设计的三维模型构造

4.1.4常见3D建模软件介绍

4.23D模型的STL格式化数据处理

4.2.1STL格式文件规则

4.2.2数据转换及传输

4.2.3STL格式文件的错误和纠错软件

4.33D模型的分层切片处理

4.3.1成型方向选择

4.3.2主要切片方式

4.3.3切片工作流程

4.3.4常见切片处理软件介绍

4.4层片路径规划

4.4.1路径规划的早期探索

4.4.2常见的路径规划类型

4.4.3路径规划问题概述

4.4.4路径规划基础算法

4.4.5填充路径生成算法

4.4.6常见规划软件

4.5加工与后处理

4.5.1设备准备

4.5.2打印加工

4.5.3成型后处理

思考题

第5章3D打印建造技术的应用案例

5.1武家庄混凝土农宅3D打印项目

5.1.1项目简介

5.1.2技术应用情况

5.1.3打印建造过程

5.1.4技术应用评价

5.2智慧湾3D打印混凝土步行桥项目

5.2.1项目简介

5.2.2技术应用情况

5.2.3打印建造过程

5.2.4技术应用评价

5.3智慧湾3D打印混凝土书屋项目

5.3.1项目简介

5.3.2技术应用情况

5.3.3打印建造过程

5.3.4技术应用评价

5.4深圳国际会展中心3D打印混凝土公园项目

5.4.1项目简介

5.4.2技术应用情况

5.4.3打印建造过程

5.4.4技术应用评价

5.5北京城市副中心住房预制构件制作项目

5.5.1项目简介

5.5.2技术应用情况

5.5.3构件生产过程

5.5.4技术应用评价

思考题

第6章3D打印建造技术的工程实训

6.1预制构件生产沙盘实训

6.1.1实训沙盘介绍

6.1.2原材料准备

6.1.3构件加工

6.1.4构件养护

6.1.5构件储运

6.1.6构件吊装

6.2预制构件生产管理系统实训

6.2.1实训系统介绍

6.2.2图样深化及工期确认

6.2.3构件及物料需求准备

6.2.4构件制作与质量管理

6.2.5构件储运与出库交付

6.3原位3D打印建造项目实训

6.3.13D模型构建

6.3.2STL格式化数据处理

6.3.3分层切片处理

6.3.4层片打印路径规划

6.3.5打印及养护

思考题

参考文献

本书从理论、实践和应用三大部分，共分成六章，详细讲解了3D打印建造技术的基本原理与实践应用。本书前四章为理论篇，第1章对3D打印建造技术进行了概述，内容涵盖基本概念、发展历程及趋势、技术原理及优势、工程技术应用情况和技术发展面临的挑战；第2-4章则分别从常见工艺方法及流程、主要材料及性能特点和通用处理技术三个方面做了详细介绍。本书的第5章为实践篇，内容以工程实际案例介绍为主，包括项目简介、技术应用情况、打印建造过程和技术应用评价。最后一章为应用篇，从当前3D打印建造技术应用的三个主要方面展开，包括构件生产沙盘、构件生产管理系统和原位3D打印建造项目实训，详细介绍了各类技术应用的实训流程。