3D打印建筑

本书用通俗的语言为读者系统地介绍了3D打印建筑的基础知识。全书共分11章，包括：3D打印技术与3D打印建筑的基础知识；3D打印和3D打印建筑中的成型技术；3D打印建筑与打印建筑的材料；3D建筑打印机；3D建筑打印机的软件及软件配置技术；3D模型设计与建模工具；3D打印建筑技术中的三维反求工程；BIM与3D打印建筑；建筑模具的制造；3D打印建筑技术在装配式建筑中的应用；3D打印建筑面临的问题和挑战等。本书可作为建筑类院校电气工程与自动化、建筑电气与智能化、自动化、建筑工程技术、工程管理、建筑类相关专业的本科生、研究生的3D打印建筑技术教材，也可以作为建筑行业设计、施工和管理人员学习3D打印建筑技术的参考书。

前言
第1章3D打印技术与3D打印建筑的基础知识1
1.1概述1
1.23D打印技术1
1.3增材制造过程中的CAD数字模型和精细控制2
1.3.1增材制造过程中的CAD数字模型2
1.3.2增材制造过程中的精细控制3
1.43D打印的应用领域和优势4
1.4.13D打印的应用领域4
1.4.23D打印的优势5
1.53D打印中使用的打印原材料6
1.5.1ABS树脂6
1.5.2聚乳酸7
1.5.3聚乙烯醇8
1.5.43D打印塑料8
1.5.5光敏树脂9
1.5.6Laywoo-D3材料9
1.5.7聚碳酸酯10
1.5.8大理石粉11
1.5.9金属材料的3D打印11
1.5.10材料的选择13
1.63D打印建筑使用的打印材料13
1.6.1建筑模型的3D打印材料13
1.6.23D打印建筑的基础14
第2章3D打印和3D打印建筑中的成型技术18
2.13D打印技术与离散-堆叠成型18
2.2光敏树脂固化成型技术18
2.2.1光敏树脂固化成型的原理18
2.2.2光敏树脂固化成型工艺的优缺点19
2.3熔融沉积成型20
2.3.1熔融沉积成型原理20
2.3.2熔融沉积成型使用的材料21
2.3.3熔融沉积成型技术的优缺点22
2.4选择性激光烧结成型技术22
2.4.1选择性激光烧结成型的工艺过程22
2.4.2选择性激光烧结成型使用的材料24
2.4.3金属粉末烧结成型中的一些工艺措施和改进方法25
2.4.4选择性激光烧结工艺的特点25
2.4.5选择性激光烧结3D打印机的硬件25
2.5三维打印成型26
2.5.1三维打印成型的原理和工艺特点26
2.5.23DP技术的应用实例28
2.5.3熔融材料喷墨三维打印成型28
2.6激光近净成型29
2.6.1激光近净成型的原理29
2.6.2激光近净成型的工艺特点30
2.7电子束熔丝沉积成型和3D打印成型技术分类30
2.7.1电子束熔丝沉积成型30
2.7.23D打印成型技术分类31
第3章3D打印建筑与打印建筑的材料33
3.13D打印建筑在国内外的发展及应用现状33
3.1.13D打印建筑的起源与国外的应用情况33
3.1.23D打印建筑在国内的发展和应用现状36
3.23D打印建筑技术41
3.2.13D打印建筑的内容41
3.2.23D打印建筑设备及原理41
3.2.3打印头喷嘴的位置控制方式和喷头的流量控制46
3.3打印建筑的材料49
3.3.1打印建筑使用材料的要求49
3.3.2几种新开发的3D建筑打印材料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54
3.3.6玻璃材料55
3.4使用混凝土打印建筑56
3.4.1美国、荷兰的3D打印混凝土建筑项目56
3.4.2使用3D打印混凝土打印房屋57
3.4.3搭积木建造的装配式建筑61
3.53D建筑打印机结构的多样性62

3.5.1框架式结构63
3.5.2吊车臂式结构63
3.63D打印建筑低碳环保65
3.6.13D打印建筑不产生扬尘和建筑垃圾65
3.6.23D打印建筑的节能和抗震66
3.73D打印建筑的安全性66
3.7.13D打印建造房屋的安全性66
3.7.2对传统建造房屋的替代67
第4章3D建筑打印机69
4.13D建筑打印机的原理及应用69
4.1.13D建筑打印机主要工作原理和成型工艺69
4.1.2与3D建筑打印机成型工艺相近的其他3D打印机70
4.2熔融沉积成型3D打印机的硬件组成、结构与工作原理72
4.2.1熔融沉积成型3D打印机的硬件组成72
4.2.2熔融沉积成型3D打印机的结构与工作原理80
4.33D建筑打印机的结构和工作原理83
4.3.13D建筑打印机的定义及分类83
4.3.23D建筑打印机与FDM3D打印机成型工艺的差异84
4.3.33D建筑打印机的结构及打印工艺85
4.3.4打印建造小型房屋的案例92
4.4喷涂型3D建筑打印机94
4.4.1什么是喷涂型3D建筑打印机94
4.4.2喷涂型3D建筑打印机的技术基础94
4.5小型3D建筑打印机的打印头喷口流量控制方法100
4.5.1小型3D建筑打印机的打印头喷口流量控制方案100
4.5.2简化结构与控制方式101
第5章3D建筑打印机的软件及软件配置技术103
5.13D打印机使用软件类型103
5.1.13D打印的关键步骤103
5.1.2操作3D打印机必须使用的三类软件104
5.2上位机控制软件Repetier-Host和Pronterface105
5.2.1上位机控制软件Repetier-Host105
5.2.2上位机控制软件Pronterface107
5.3切片软件Slic3r及设置109
5.3.1Slic3r简介109
5.3.2Slic3r软件的主界面介绍110
5.3.3Slic3r软件设置110

5.4Cura切片软件的使用及设置114
5.4.1Cura软件的安装114
5.4.2参数的中文释义115
5.4.3载入模型后的操作115
5.4.4切片前期配置116
5.4.5切片设置（基础）116
5.5主控板固件的设置117
5.5.1固件和G代码命令117
5.5.2常用的主控板固件及特点119
5.5.3Marlin固件的设置120
5.63D建筑打印机的软件及软件开发128
5.6.1将3D打印机的软件技术应用于3D建筑打印机129
5.6.23D建筑打印机使用软件及其配置129
5.6.33D建筑打印机软件技术的开发132
第6章3D模型设计与建模工具133
6.13D打印建模和常用的3D建模软件133
6.1.13D打印建模133
6.1.2常用的3D建模软件应用及注意事项134
6.23dsMax软件建模基础135
6.2.13dsMax中的基本几何体和扩展几何体135
6.2.2一个基本几何体建模举例136
6.3犀牛软件建模基础138
6.3.1犀牛软件的功能138
6.3.2犀牛软件的界面及部分工具138
6.3.3犀牛软件简单建模举例141
6.4结构设计软件SolidWorks建模143
6.4.1SolidWorks软件简介和建模基础知识144
6.4.2SolidWorks建模的基础知识144
6.5用Tinkercad创建三维模型149
6.5.1Tinkercad软件基本情况150
6.5.2Tinkercad软件操作151
6.5.3新版本的Tinkercad156
第7章3D打印建筑技术中的三维反求工程159
7.1三维反求工程的原理和应用159
7.1.1三维反求工程的概念和原理159
7.1.2三维反求工程的应用161
7.2三维反求工程中的数据采集165

7.2.1接触式和非接触式测量165
7.2.2三坐标测量仪法166
7.2.3使用三维激光扫描仪的数据采集167
7.2.4对古建筑和古人类遗址进行三维数据建档171
7.3反求工程中的数据处理技术173
7.3.1反求工程中的数据处理173
7.3.2建筑物及构件反求建模的数据处理和加工精度检查175
7.3.3数字城市建设中的数据处理技术176
7.4使用123DCatch的反求建模177
7.4.1123DCatch的注册177
7.4.2123DCatch的工作过程179
第8章BIM与3D打印建筑180
8.1BIM技术及其在建筑业中的应用180
8.1.1BIM技术180
8.1.2使用BIM技术进行碰撞检测181
8.1.3BIM模型的架构185
8.1.4BIM技术在设施全生命周期的应用186
8.1.5BIM技术的应用187
8.2BIM与3D打印建筑的结合及其在3D打印建筑中的应用188
8.2.13D打印建筑与BIM的结合188
8.2.2BIM与广义的3D打印建筑189
8.2.3BIM技术在3D打印建筑中的预制构件装配中的应用191
8.2.4三维管线综合协调191
8.2.5采用钢结构的3D打印建筑中BIM的应用192
8.3BIM应用软件192
8.3.1BIM应用软件的格式、兼容性和BIM服务器192
8.3.2BlM应用的相关软件193
8.3.3BIM应用中借助3D扫描技术对建筑工程进行记录、检验和阶段验收196
8.4BIM应用举例196
8.4.1117大厦的BIM应用概述196
8.4.2BIM集成应用为项目建设带来的成果198
8.5BIM在3D打印建筑中的应用198
8.5.13D打印建筑中BIM应用特点和内容198
8.5.2三维管线综合协调和碰撞检测与软件使用199
8.5.33D打印建筑中BIM模型在线应用方式和BIM软件使用199
第9章建筑模具的制造2019.1生产建筑预制构件的模具201
9.1.1生产较大型混凝土建筑预制构件的模具201
9.1.2使用3D打印建造模具生产装饰性建筑模块及构件203
9.23D打印建造建筑模块及构件模具的优势与构件模具207
9.2.13D打印建造建筑模块及构件模具的优势207
9.2.23D打印快速建造建筑模块及构件模具207
9.33D打印生产模具与传统模具制造技术的互补209
9.3.13D打印生产模具的现状209
9.3.23D打印模具与传统模具生产的互补209
第10章3D打印建筑技术在装配式建筑中的应用211
10.1装配式建筑和模块化建筑211
10.1.1预制装配式建筑211
10.1.2模块化建筑216
10.23D打印建筑技术与钢结构建筑218
10.2.1钢结构建筑的优势218
10.2.2常用钢结构建筑的结构体系218
10.2.33D打印建筑和钢结构建筑的结合220
10.33D打印建筑技术与模块化建房221
10.3.1模块化建筑与3D打印建筑的关系221
10.3.2模块化建筑技术与3D打印建筑技术的结合222
10.43D打印建筑技术在装配式建筑中的深入应用及规范标准223
10.4.1装配式建筑的发展与标准224
10.4.2钢承重柱间的填充墙体打印224
10.4.3带保温层的打印墙体225
10.4.4有保温层的配筋墙体打印226
10.4.5喷涂型3D建筑打印机打印墙体227
10.4.6没有保温层的墙体打印建造227
10.4.73D打印的内外装一体墙228
10.4.8各种功能装饰性构件和功能构件的打印建造228
10.4.93D打印建筑的柱、梁等承重部件229
10.4.10设计和验收规范229
10.4.113D打印工艺与现浇及预制的结合230
第11章3D打印建筑面临的问题和挑战231
11.13D打印建筑和传统建筑相互帮扶231
11.1.1关于3D打印建筑认识的误区231
11.1.23D打印建筑技术和传统技术互相帮扶232
11.23D打印建筑技术存在的不足232
11.3深入发展3D打印建筑的基本思路234
11.3.1基于3D打印技术的范畴深入发展234
11.3.2结合相关新技术突破3D打印技术的范畴进行发展234
11.3.3融合新技术的绿色建筑235
11.4政策的扶持和相关技术标准规范的建立235
11.4.1国家政策的扶持235
11.4.2技术标准和规范的建立236
11.5成本核算、使用寿命及设备材料236
11.5.1成本核算和使用寿命236
11.5.2打印装备和打印材料237
参考文献238