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。
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3D 打印建筑技术是一种有着极强生命力的新技术，该技术已经引起了业内人士的高度关 注，人们非常希望能够更加深入地了解和学习这项新技术，但目前关于 3D 打印建筑技术的 书籍很少。为了能够较深入展示 3D 打印建筑技术的基本理论、技术体系和工程实现方法， 我们组织编写了此书。本书既重视基本理论、技术体系和技术路线方法的讲述，同时也注重贴近实际工程应用。 本书采用了一个合理的技术体系，基于 3D 打印技术引申出 3D 打印建筑技术，力求技术体系 完整，涉及的技术链条完整。要掌握好 3D 打印建筑的基本理论和技术体系，作者建议：读者应完整地读完本书的前10 章，通过学习掌握 3D 打印建筑较完整的技术路线。（1）3D 打印的几种主要成型技术，尤其是要熟悉与 3D 打印建筑关联非常紧密的熔融沉 积成型的工艺过程，熟悉熔融材料喷墨三维打印成型工艺过程。（2）较深入地了解 3D 打印建筑的基本概念、基本理论，同时不局限于将 3D 打印建筑理 解为仅仅通过一个大型 3D 打印机一次性地将一幢房屋或楼宇整体地打印出来，而是能够从 广义 3D 打印建筑的角度去理解和学习。（3）学习和掌握 3D 打印和 3D 打印建筑中的软件配置方法和使用部分常用、免费的 3D 建模软件、分层切片软件，注意区别一般 3D 打印和 3D 打印建筑中使用的软件有哪些不同， 有哪些是相同的，哪些方面是需要进一步去开发的。第 11 章是关于 3D 打印建筑未来发展一些有待商榷的观点部分，是提高认识的部分，初 学者可稍加浏览就行。全书共分 11 章，第 1 章介绍 3D 打印技术与 3D 打印建筑的基础知识。第 2 章讲述 3D 打印和 3D 打印建筑中的成型技术。第 3 章介绍了国内外 3D 打印建筑与打印建筑的材料。第 4 章专门讲解了 3D 建筑打印机。第 5 章介绍了 3D 建筑打印机的软件及软件配置技术，重点 讲了上位机控制、切片分层软件和控制板固件；3D 建筑打印机使用软件及开发。第 6 章讲述 了怎样进行 3D 建模，如何使用常用的建模工具；介绍了几款常用的 3D 打印用到的建模软件。 第 7 章介绍了 3D 打印建筑技术中的三维反求工程。第 8 章讲述了 BIM 与 3D 打印建筑的关 系以及 BIM 在 3D 打印建筑技术中的应用。第 9 章的内容是关于建筑模具的制造，以及怎样 应用 3D 打印建造建筑模块及构件模具，提高建筑工程进度和生产效率。第 10 章介绍 3D 打 印建筑技术在装配式建筑中的应用。作者在最后的第 11 章中，对一些关于 3D 打印建筑技术有 争议的一些看法和认识提出了自己的观点，并重申：3D 打印建筑技术有着非常美好的未来。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、建筑等相关专业的大学生、研究生的教材，也可以作为建筑行业设计、施工和管 理人员的参考书。本书由北京建筑大学电信学院的张少军教授、北京市智能建筑协会秘书长李家阳和北京 联合大学的杨晓玲副教授共同撰写。由于编者学识有限，加之时间仓促，不足之处恳请广大 读者批评指正。作者能够向从事 3D 打印建筑的教师、研究生和技术人员提出建议和提供一些研究课题， 共同推进该技术的深入发展及提高工程应用水平。作者也希望和进入 3D 打印建筑技术领域发展的企业一起合作开发新型 3D 建筑打印机、 快速新型模具（使用 3D 打印技术开发建筑模块及构件模具）、新型 3D 建筑打印材料、3D 打 印建筑同模块化建筑、装配式建筑、钢结构建筑结合的应用技术、3D 打印建筑同逆向工程方 法结合形成的应用技术以及该领域的软件技术开发等，在多方面进行产学研合作。
目录前言第 1 章 3D 打印技术与 3D 打印建筑的基础知识11.1 概述11.2 3D 打印技术 11.3 增材制造过程中的 CAD 数字模型和精细控制21.3.1 增材制造过程中的 CAD 数字模型 21.3.2 增材制造过程中的精细控制 31.4 3D 打印的应用领域和优势 41.4.1 3D 打印的应用领域 41.4.2 3D 打印的优势 51.5 3D 打印中使用的打印原材料 61.5.1 ABS 树脂 61.5.2 聚乳酸 71.5.3 聚乙烯醇 81.5.4 3D 打印塑料 81.5.5 光敏树脂 91.5.6 Laywoo - D3 材料 91.5.7 聚碳酸酯 101.5.8 大理石粉 111.5.9 金属材料的 3D 打印 111.5.10 材料的选择 131.6 3D 打印建筑使用的打印材料 131.6.1 建筑模型的 3D 打印材料 131.6.2 3D 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182.1 3D 打印技术与离散 - 堆叠成型 182.2 光敏树脂固化成型技术 182.2.1 光敏树脂固化成型的原理 182.2.2 光敏树脂固化成型工艺的优缺点 192.3 熔融沉积成型 202.3.1 熔融沉积成型原理 20
2.3.2 熔融沉积成型使用的材料 212.3.3 熔融沉积成型技术的优缺点 222.4 选择性激光烧结成型技术 222.4.1 选择性激光烧结成型的工艺过程 222.4.2 选择性激光烧结成型使用的材料 242.4.3 金属粉末烧结成型中的一些工艺措施和改进方法 252.4.4 选择性激光烧结工艺的特点 252.4.5 选择性激光烧结 3D 打印机的硬件 252.5 三维打印成型 262.5.1 三维打印成型的原理和工艺特点 262.5.2 3DP 技术的应用实例 282.5.3 熔融材料喷墨三维打印成型 282.6 激光近净成型 292.6.1 激光近净成型的原理 292.6.2 激光近净成型的工艺特点 302.7 电子束熔丝沉积成型和 3D 打印成型技术分类 302.7.1 电子束熔丝沉积成型 302.7.2 3D 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333.1 3D 打印建筑在国内外的发展及应用现状 333.1.1 3D 打印建筑的起源与国外的应用情况 333.1.2 3D 打印建筑在国内的发展和应用现状 363.2 3D 打印建筑技术 413.2.1 3D 打印建筑的内容 413.2.2 3D 打印建筑设备及原理 413.2.3 打印头喷嘴的位置控制方式和喷头的流量控制 463.3 打印建筑的材料 493.3.1 打印建筑使用材料的要求 493.3.2 几种新开发的 3D 建筑打印材料 513.3.3 再造石材料 523.3.4 混凝土材料 533.3.5 砂石材料543.3.6 玻璃材料 553.4 使用混凝土打印建筑 563.4.1 美国、荷兰的 3D 打印混凝土建筑项目 563.4.2 使用 3D 打印混凝土打印房屋 573.4.3 搭积木建造的装配式建筑 613.5 3D 建筑打印机结构的多样性 62
3.5.1 框架式结构 633.5.2 吊车臂式结构 633.6 3D 打印建筑低碳环保 653.6.1 3D 打印建筑不产生扬尘和建筑垃圾 653.6.2 3D 打印建筑的节能和抗震 663.7 3D 打印建筑的安全性 663.7.1 3D 打印建造房屋的安全性 663.7.2 对传统建造房屋的替代 67第 4 章 3D 建筑打印机694.1 3D 建筑打印机的原理及应用 694.1.1 3D 建筑打印机主要工作原理和成型工艺 694.1.2 与 3D 建筑打印机成型工艺相近的其他 3D 打印机 704.2 熔融沉积成型 3D 打印机的硬件组成、结构与工作原理 724.2.1 熔融沉积成型 3D 打印机的硬件组成 724.2.2 熔融沉积成型 3D 打印机的结构与工作原理 804.3 3D 建筑打印机的结构和工作原理 834.3.1 3D 建筑打印机的定义及分类 834.3.2 3D 建筑打印机与 FDM 3D 打印机成型工艺的差异 844.3.3 3D 建筑打印机的结构及打印工艺 854.3.4 打印建造小型房屋的案例 924.4 喷涂型 3D 建筑打印机 944.4.1 什么是喷涂型 3D 建筑打印机 944.4.2 喷涂型 3D 建筑打印机的技术基础 944.5 小型 3D 建筑打印机的打印头喷口流量控制方法 1004.5.1 小型 3D 建筑打印机的打印头喷口流量控制方案 1004.5.2 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1035.1 3D 打印机使用软件类型 1035.1.1 3D 打印的关键步骤 1035.1.2 操作 3D 打印机必须使用的三类软件 1045.2 上位机控制软件 Repetier - Host 和 Pronterface 1055.2.1 上位机控制软件 Repetier - Host 1055.2.2 上位机控制软件 Pronterface1075.3 切片软件 Slic3r 及设置 1095.3.1 Slic3r 简介 1095.3.2 Slic3r 软件的主界面介绍 1105.3.3 Slic3r 软件设置 110
5.4 Cura 切片软件的使用及设置 1145.4.1 Cura 软件的安装 1145.4.2 参数的中文释义 1155.4.3 载入模型后的操作 1155.4.4 切片前期配置 1165.4.5 切片设置（基础） 1165.5 主控板固件的设置 1175.5.1 固件和 G 代码命令 1175.5.2 常用的主控板固件及特点 1195.5.3 Marlin 固件的设置 1205.6 3D 建筑打印机的软件及软件开发 1285.6.1 将 3D 打印机的软件技术应用于 3D 建筑打印机 1295.6.2 3D 建筑打印机使用软件及其配置 1295.6.3 3D 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1336.1 3D 打印建模和常用的 3D 建模软件 1336.1.1 3D 打印建模 1336.1.2 常用的 3D 建模软件应用及注意事项 1346.2 3ds Max 软件建模基础 1356.2.1 3ds Max 中的基本几何体和扩展几何体 1356.2.2 一个基本几何体建模举例 1366.3 犀牛软件建模基础1386.3.1 犀牛软件的功能 1386.3.2 犀牛软件的界面及部分工具 1386.3.3 犀牛软件简单建模举例 1416.4 结构设计软件 SolidWorks 建模 1436.4.1 SolidWorks 软件简介和建模基础知识 1446.4.2 SolidWorks 建模的基础知识 1446.5 用 Tinkercad 创建三维模型 1496.5.1 Tinkercad 软件基本情况1506.5.2 Tinkercad 软件操作1516.5.3 新版本的 Tinkercad156第 7 章 3D 打印建筑技术中的三维反求工程1597.1 三维反求工程的原理和应用1597.1.1 三维反求工程的概念和原理 1597.1.2 三维反求工程的应用 1617.2 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 1657.2.2 三坐标测量仪法 1667.2.3 使用三维激光扫描仪的数据采集 1677.2.4 对古建筑和古人类遗址进行三维数据建档 1717.3 反求工程中的数据处理技术1737.3.1 反求工程中的数据处理 1737.3.2 建筑物及构件反求建模的数据处理和加工精度检查 1757.3.3 数字城市建设中的数据处理技术 1767.4 使用 123D Catch 的反求建模1777.4.1 123D Catch 的注册 1777.4.2 123D Catch 的工作过程 179第 8 章 BIM 与 3D 打印建筑1808.1 BIM 技术及其在建筑业中的应用 1808.1.1 BIM 技术 1808.1.2 使用 BIM 技术进行碰撞检测 1818.1.3 BIM 模型的架构 1858.1.4 BIM 技术在设施全生命周期的应用 1868.1.5 BIM 技术的应用 1878.2 BIM 与 3D 打印建筑的结合及其在 3D 打印建筑中的应用1888.2.1 3D 打印建筑与 BIM 的结合1888.2.2 BIM 与广义的 3D 打印建筑1898.2.3 BIM 技术在 3D 打印建筑中的预制构件装配中的应用1918.2.4 三维管线综合协调 1918.2.5 采用钢结构的 3D 打印建筑中 BIM 的应用 1928.3 BIM 应用软件 1928.3.1 BIM 应用软件的格式、兼容性和 BIM 服务器1928.3.2 BlM 应用的相关软件 1938.3.3 BIM 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 1968.4 BIM 应用举例 1968.4.1 117 大厦的 BIM 应用概述 1968.4.2 BIM 集成应用为项目建设带来的成果 1988.5 BIM 在 3D 打印建筑中的应用 1988.5.1 3D 打印建筑中 BIM 应用特点和内容1988.5.2 三维管线综合协调和碰撞检测与软件使用 1998.5.3 3D 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 201 9.1 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 2019.1.2 使用 3D 打印建造模具生产装饰性建筑模块及构件 2039.2 3D 打印建造建筑模块及构件模具的优势与构件模具 2079.2.1 3D 打印建造建筑模块及构件模具的优势2079.2.2 3D 打印快速建造建筑模块及构件模具 2079.3 3D 打印生产模具与传统模具制造技术的互补 2099.3.1 3D 打印生产模具的现状 2099.3.2 3D 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21110.1 装配式建筑和模块化建筑 21110.1.1 预制装配式建筑 21110.1.2 模块化建筑 21610.2 3D 打印建筑技术与钢结构建筑21810.2.1 钢结构建筑的优势 21810.2.2 常用钢结构建筑的结构体系 21810.2.3 3D 打印建筑和钢结构建筑的结合 22010.3 3D 打印建筑技术与模块化建房22110.3.1 模块化建筑与 3D 打印建筑的关系22110.3.2 模块化建筑技术与 3D 打印建筑技术的结合22210.4 3D 打印建筑技术在装配式建筑中的深入应用及规范标准 22310.4.1 装配式建筑的发展与标准 22410.4.2 钢承重柱间的填充墙体打印 22410.4.3 带保温层的打印墙体 22510.4.4 有保温层的配筋墙体打印 22610.4.5 喷涂型 3D 建筑打印机打印墙体22710.4.6 没有保温层的墙体打印建造 22710.4.7 3D 打印的内外装一体墙 22810.4.8 各种功能装饰性构件和功能构件的打印建造22810.4.9 3D 打印建筑的柱、梁等承重部件 22910.4.10 设计和验收规范 22910.4.11 3D 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23111.1 3D 打印建筑和传统建筑相互帮扶23111.1.1 关于 3D 打印建筑认识的误区23111.1.2 3D 打印建筑技术和传统技术互相帮扶 23211.2 3D 打印建筑技术存在的不足23211.3 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23411.3.2 结合相关新技术突破 3D 打印技术的范畴进行发展23411.3.3 融合新技术的绿色建筑 23511.4 政策的扶持和相关技术标准规范的建立 23511.4.1 国家政策的扶持 23511.4.2 技术标准和规范的建立 23611.5 成本核算、使用寿命及设备材料 23611.5.1 成本核算和使用寿命 23611.5.2 打印装备和打印材料 237参考文献 238
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