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中国建筑3D打印行业市场现状分析

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。

注：数据统计截止到2021年3月29日。

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。

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