3D打印是一種以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或非金屬材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體空間形態(tài)的快速成型技術(shù)。由于其在制造工藝方面的創(chuàng)新，被認為是“第三次工業(yè)革命的重要生產(chǎn)工具”。

空間結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，如網(wǎng)格，是一種高效的承重結(jié)構(gòu)，易于幾何適應(yīng)，非常適合無柱、長跨度結(jié)構(gòu)，如機庫和航站樓，以及創(chuàng)建自由形式的幾何結(jié)構(gòu)。由于這些結(jié)構(gòu)必須同時承受壓縮力和拉伸力，因此它們通常由鋁和鋼等各向同性材料構(gòu)成。鋼筋混凝土也是另一種選擇，但卻受到高成本和混凝土本身結(jié)構(gòu)笨重外觀的限制。

在設(shè)計和制造方面，提出了一個數(shù)字化的工作流程，其中包括將自由幾何體合理化為完全由平面組件組成的自適應(yīng)空間模塊。為了快速和精確的制造，這些組件使用一種稱為“噴射混凝土3D打印”的新型3D混凝土打印技術(shù)進行3D打印。正在進行的研究是由一個示范性空間模塊的初始真實比例原型來證明的。

目前采用的3D打印材料都是以抗壓性能為主，抗拉性能較差，一旦拉應(yīng)力超過材料的抗拉強度，極易出現(xiàn)裂縫。正是因為存在著這個問題，所以目前3D打印房子的樓板只能采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆或預(yù)制樓板。

由于采用單一材料，沒有鋼筋的抗拉作用，對于混凝土類材料來說，一旦出現(xiàn)裂縫就喪失了抗拉能力，這會導(dǎo)致構(gòu)件的連續(xù)破壞。所以打印材料本身應(yīng)具有良好的抗裂能力，能抑制本身的干縮和徐變等引起的裂縫。另一方面，材料應(yīng)有韌性，從結(jié)構(gòu)的安全角度考慮，要防止出現(xiàn)構(gòu)件的脆性破壞，從構(gòu)件出現(xiàn)裂縫到構(gòu)件損壞乃至結(jié)構(gòu)倒塌，應(yīng)有一定的時間和足夠的構(gòu)件變形量，以給出警示并有充足的時間方便人員撤離。

打印過程中打印材料需要通過輸送管道并經(jīng)打印頭的打印才能成型，因此打印材料應(yīng)具有良好的和易性。并且在打印過程中上層材料的堆積會對下層材料形成壓力，如果下層材料在短時間內(nèi)沒有形成足夠的強度，就會在壓力作用下變形，因此打印材料還應(yīng)具有較快的初凝時間和較高的初凝強度。

尋找具有良好抗壓、抗拉性能，較強的抗裂性能和韌性以及較快的初凝時間和較高的初凝強度的復(fù)合打印材料是當前3D打印技術(shù)在建筑工程施工中應(yīng)用的關(guān)鍵。

3D打印建造技術(shù)作為一種全新的施工方法，與傳統(tǒng)的施工方法相比有諸多的不同點。

打印材料在形成強度之前都存在一個支撐問題，如果在一個復(fù)雜部件內(nèi)部沒有設(shè)計合理的支撐，打印結(jié)果很可能是會變形的。對于3D打印建筑來說，結(jié)構(gòu)材料自重大，支撐問題尤為突出。打印材料達到設(shè)計強度之前時間較長，如目前的混凝土的養(yǎng)護齡期為28d，對于梁板構(gòu)件，達到75%強度需要2周左右。在這段時間內(nèi)，支撐是必不可少的。因此對于3D打印建筑來說，如要在現(xiàn)場一次成型打印建筑，如何設(shè)置支撐是一個必須解決的問題。

目前的3D打印材料還存在性能較差等諸多問題，如要在此基礎(chǔ)上建造3D打印建筑，對構(gòu)件配筋是一個相對簡單的方法，但是如何在打印過程中實現(xiàn)對構(gòu)件的配筋是一個需要考慮機械、材料、工藝等多方面因素的綜合性問題，需要多學(xué)科配合才能解決。

3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用目前主要集中于設(shè)計階段，在建筑施工階段的應(yīng)用還處于探索階段，有很多實際問題需要解決，但3D打印建造技術(shù)能節(jié)省材料，減輕勞動強度和勞動成本，具有很好的市場前景，符合國家的可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃，因此我們相信3D打印建造技術(shù)的應(yīng)用前景是廣闊的，3D打印建筑時代的來臨一定會給我們帶來意想不到的改變。