本書用通俗的語言為讀者系統(tǒng)地介紹了3D 打印建筑的基礎(chǔ)知識(shí)。全書共分11 章，包括：3D 打印技術(shù)與3D 打印建筑的基礎(chǔ)知識(shí)；3D 打印和 3D 打印建筑中的成型技術(shù)；3D 打印建筑與打印建筑的材料；3D 建筑打印機(jī)；3D 建筑打印機(jī)的軟件及軟件配置技術(shù)；3D 模型設(shè)計(jì)與建模工具；3D 打印建筑技術(shù)中的三維反求工程；BIM 與 3D 打印建筑；建筑模具的制造；3D 打印建筑技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用；3D 打印建筑面臨的問題和挑戰(zhàn)等。本書可作為建筑類院校電氣工程與自動(dòng)化、建筑電氣與智能化、自動(dòng)化、建筑工程技術(shù)、工程管理、建筑類相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生的3D 打印建筑技術(shù)教材，也可以作為建筑行業(yè)設(shè)計(jì)、施工和管理人員學(xué)習(xí)3D 打印建筑技術(shù)的參考書。
本書可作為建筑類院校電氣工程與自動(dòng)化、建筑電氣與智能化、自動(dòng)化、建筑工程技術(shù)、工程管理、建筑類相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生的3D 打印建筑技術(shù)教材，也可以作為建筑行業(yè)設(shè)計(jì)、施工和管理人員學(xué)習(xí)3D 打印建筑技術(shù)的參考書。
前 言3D 打印建筑技術(shù)是一種有著極強(qiáng)生命力的新技術(shù)，該技術(shù)已經(jīng)引起了業(yè)內(nèi)人士的高度關(guān) 注，人們非常希望能夠更加深入地了解和學(xué)習(xí)這項(xiàng)新技術(shù)，但目前關(guān)于 3D 打印建筑技術(shù)的 書籍很少。為了能夠較深入展示 3D 打印建筑技術(shù)的基本理論、技術(shù)體系和工程實(shí)現(xiàn)方法， 我們組織編寫了此書。本書既重視基本理論、技術(shù)體系和技術(shù)路線方法的講述，同時(shí)也注重貼近實(shí)際工程應(yīng)用。 本書采用了一個(gè)合理的技術(shù)體系，基于 3D 打印技術(shù)引申出 3D 打印建筑技術(shù)，力求技術(shù)體系 完整，涉及的技術(shù)鏈條完整。要掌握好 3D 打印建筑的基本理論和技術(shù)體系，作者建議：讀者應(yīng)完整地讀完本書的前10 章，通過學(xué)習(xí)掌握 3D 打印建筑較完整的技術(shù)路線。（1）3D 打印的幾種主要成型技術(shù)，尤其是要熟悉與 3D 打印建筑關(guān)聯(lián)非常緊密的熔融沉 積成型的工藝過程，熟悉熔融材料噴墨三維打印成型工藝過程。（2）較深入地了解 3D 打印建筑的基本概念、基本理論，同時(shí)不局限于將 3D 打印建筑理 解為僅僅通過一個(gè)大型 3D 打印機(jī)一次性地將一幢房屋或樓宇整體地打印出來，而是能夠從 廣義 3D 打印建筑的角度去理解和學(xué)習(xí)。（3）學(xué)習(xí)和掌握 3D 打印和 3D 打印建筑中的軟件配置方法和使用部分常用、免費(fèi)的 3D 建模軟件、分層切片軟件，注意區(qū)別一般 3D 打印和 3D 打印建筑中使用的軟件有哪些不同， 有哪些是相同的，哪些方面是需要進(jìn)一步去開發(fā)的。第 11 章是關(guān)于 3D 打印建筑未來發(fā)展一些有待商榷的觀點(diǎn)部分，是提高認(rèn)識(shí)的部分，初 學(xué)者可稍加瀏覽就行。全書共分 11 章，第 1 章介紹 3D 打印技術(shù)與 3D 打印建筑的基礎(chǔ)知識(shí)。第 2 章講述 3D 打印和 3D 打印建筑中的成型技術(shù)。第 3 章介紹了國(guó)內(nèi)外 3D 打印建筑與打印建筑的材料。第 4 章專門講解了 3D 建筑打印機(jī)。第 5 章介紹了 3D 建筑打印機(jī)的軟件及軟件配置技術(shù)，重點(diǎn) 講了上位機(jī)控制、切片分層軟件和控制板固件；3D 建筑打印機(jī)使用軟件及開發(fā)。第 6 章講述 了怎樣進(jìn)行 3D 建模，如何使用常用的建模工具；介紹了幾款常用的 3D 打印用到的建模軟件。 第 7 章介紹了 3D 打印建筑技術(shù)中的三維反求工程。第 8 章講述了 BIM 與 3D 打印建筑的關(guān) 系以及 BIM 在 3D 打印建筑技術(shù)中的應(yīng)用。第 9 章的內(nèi)容是關(guān)于建筑模具的制造，以及怎樣 應(yīng)用 3D 打印建造建筑模塊及構(gòu)件模具，提高建筑工程進(jìn)度和生產(chǎn)效率。第 10 章介紹 3D 打 印建筑技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用。作者在最后的第 11 章中，對(duì)一些關(guān)于 3D 打印建筑技術(shù)有 爭(zhēng)議的一些看法和認(rèn)識(shí)提出了自己的觀點(diǎn)，并重申：3D 打印建筑技術(shù)有著非常美好的未來。本書可作為建筑類院校電氣工程與自動(dòng)化、建筑電氣與智能化、自動(dòng)化、建筑工程技術(shù)、 工程管理、建筑等相關(guān)專業(yè)的大學(xué)生、研究生的教材，也可以作為建筑行業(yè)設(shè)計(jì)、施工和管 理人員的參考書。本書由北京建筑大學(xué)電信學(xué)院的張少軍教授、北京市智能建筑協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)李家陽和北京 聯(lián)合大學(xué)的楊曉玲副教授共同撰寫。由于編者學(xué)識(shí)有限，加之時(shí)間倉促，不足之處懇請(qǐng)廣大 讀者批評(píng)指正。作者能夠向從事 3D 打印建筑的教師、研究生和技術(shù)人員提出建議和提供一些研究課題， 共同推進(jìn)該技術(shù)的深入發(fā)展及提高工程應(yīng)用水平。作者也希望和進(jìn)入 3D 打印建筑技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的企業(yè)一起合作開發(fā)新型 3D 建筑打印機(jī)、 快速新型模具（使用 3D 打印技術(shù)開發(fā)建筑模塊及構(gòu)件模具）、新型 3D 建筑打印材料、3D 打 印建筑同模塊化建筑、裝配式建筑、鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)合的應(yīng)用技術(shù)、3D 打印建筑同逆向工程方 法結(jié)合形成的應(yīng)用技術(shù)以及該領(lǐng)域的軟件技術(shù)開發(fā)等，在多方面進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作。
目錄前言第 1 章 3D 打印技術(shù)與 3D 打印建筑的基礎(chǔ)知識(shí)11.1 概述11.2 3D 打印技術(shù) 11.3 增材制造過程中的 CAD 數(shù)字模型和精細(xì)控制21.3.1 增材制造過程中的 CAD 數(shù)字模型 21.3.2 增材制造過程中的精細(xì)控制 31.4 3D 打印的應(yīng)用領(lǐng)域和優(yōu)勢(shì) 41.4.1 3D 打印的應(yīng)用領(lǐng)域 41.4.2 3D 打印的優(yōu)勢(shì) 51.5 3D 打印中使用的打印原材料 61.5.1 ABS 樹脂 61.5.2 聚乳酸 71.5.3 聚乙烯醇 81.5.4 3D 打印塑料 81.5.5 光敏樹脂 91.5.6 Laywoo - D3 材料 91.5.7 聚碳酸酯 101.5.8 大理石粉 111.5.9 金屬材料的 3D 打印 111.5.10 材料的選擇 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 打印建筑的基礎(chǔ) 14第 2 章 3D 打印和 3D 打印建筑中的成型技術(shù)182.1 3D 打印技術(shù)與離散 - 堆疊成型 182.2 光敏樹脂固化成型技術(shù) 182.2.1 光敏樹脂固化成型的原理 182.2.2 光敏樹脂固化成型工藝的優(yōu)缺點(diǎn) 192.3 熔融沉積成型 202.3.1 熔融沉積成型原理 20
2.3.2 熔融沉積成型使用的材料 212.3.3 熔融沉積成型技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn) 222.4 選擇性激光燒結(jié)成型技術(shù) 222.4.1 選擇性激光燒結(jié)成型的工藝過程 222.4.2 選擇性激光燒結(jié)成型使用的材料 242.4.3 金屬粉末燒結(jié)成型中的一些工藝措施和改進(jìn)方法 252.4.4 選擇性激光燒結(jié)工藝的特點(diǎn) 252.4.5 選擇性激光燒結(jié) 3D 打印機(jī)的硬件 252.5 三維打印成型 262.5.1 三維打印成型的原理和工藝特點(diǎn) 262.5.2 3DP 技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例 282.5.3 熔融材料噴墨三維打印成型 282.6 激光近凈成型 292.6.1 激光近凈成型的原理 292.6.2 激光近凈成型的工藝特點(diǎn) 302.7 電子束熔絲沉積成型和 3D 打印成型技術(shù)分類 302.7.1 電子束熔絲沉積成型 302.7.2 3D 打印成型技術(shù)分類 31第 3 章 3D 打印建筑與打印建筑的材料333.1 3D 打印建筑在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀 333.1.1 3D 打印建筑的起源與國(guó)外的應(yīng)用情況 333.1.2 3D 打印建筑在國(guó)內(nèi)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀 363.2 3D 打印建筑技術(shù) 413.2.1 3D 打印建筑的內(nèi)容 413.2.2 3D 打印建筑設(shè)備及原理 413.2.3 打印頭噴嘴的位置控制方式和噴頭的流量控制 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 幾種新開發(fā)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 美國(guó)、荷蘭的 3D 打印混凝土建筑項(xiàng)目 563.4.2 使用 3D 打印混凝土打印房屋 573.4.3 搭積木建造的裝配式建筑 613.5 3D 建筑打印機(jī)結(jié)構(gòu)的多樣性 62
3.5.1 框架式結(jié)構(gòu) 633.5.2 吊車臂式結(jié)構(gòu) 633.6 3D 打印建筑低碳環(huán)保 653.6.1 3D 打印建筑不產(chǎn)生揚(yáng)塵和建筑垃圾 653.6.2 3D 打印建筑的節(jié)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 對(duì)傳統(tǒng)建造房屋的替代 67第 4 章 3D 建筑打印機(jī)694.1 3D 建筑打印機(jī)的原理及應(yīng)用 694.1.1 3D 建筑打印機(jī)主要工作原理和成型工藝 694.1.2 與 3D 建筑打印機(jī)成型工藝相近的其他 3D 打印機(jī) 704.2 熔融沉積成型 3D 打印機(jī)的硬件組成、結(jié)構(gòu)與工作原理 724.2.1 熔融沉積成型 3D 打印機(jī)的硬件組成 724.2.2 熔融沉積成型 3D 打印機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理 804.3 3D 建筑打印機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 834.3.1 3D 建筑打印機(jī)的定義及分類 834.3.2 3D 建筑打印機(jī)與 FDM 3D 打印機(jī)成型工藝的差異 844.3.3 3D 建筑打印機(jī)的結(jié)構(gòu)及打印工藝 854.3.4 打印建造小型房屋的案例 924.4 噴涂型 3D 建筑打印機(jī) 944.4.1 什么是噴涂型 3D 建筑打印機(jī) 944.4.2 噴涂型 3D 建筑打印機(jī)的技術(shù)基礎(chǔ) 944.5 小型 3D 建筑打印機(jī)的打印頭噴口流量控制方法 1004.5.1 小型 3D 建筑打印機(jī)的打印頭噴口流量控制方案 1004.5.2 簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)與控制方式 101第 5 章 3D 建筑打印機(jī)的軟件及軟件配置技術(shù)1035.1 3D 打印機(jī)使用軟件類型 1035.1.1 3D 打印的關(guān)鍵步驟 1035.1.2 操作 3D 打印機(jī)必須使用的三類軟件 1045.2 上位機(jī)控制軟件 Repetier - Host 和 Pronterface 1055.2.1 上位機(jī)控制軟件 Repetier - Host 1055.2.2 上位機(jī)控制軟件 Pronterface1075.3 切片軟件 Slic3r 及設(shè)置 1095.3.1 Slic3r 簡(jiǎn)介 1095.3.2 Slic3r 軟件的主界面介紹 1105.3.3 Slic3r 軟件設(shè)置 110
5.4 Cura 切片軟件的使用及設(shè)置 1145.4.1 Cura 軟件的安裝 1145.4.2 參數(shù)的中文釋義 1155.4.3 載入模型后的操作 1155.4.4 切片前期配置 1165.4.5 切片設(shè)置（基礎(chǔ)） 1165.5 主控板固件的設(shè)置 1175.5.1 固件和 G 代碼命令 1175.5.2 常用的主控板固件及特點(diǎn) 1195.5.3 Marlin 固件的設(shè)置 1205.6 3D 建筑打印機(jī)的軟件及軟件開發(fā) 1285.6.1 將 3D 打印機(jī)的軟件技術(shù)應(yīng)用于 3D 建筑打印機(jī) 1295.6.2 3D 建筑打印機(jī)使用軟件及其配置 1295.6.3 3D 建筑打印機(jī)軟件技術(shù)的開發(fā) 132第 6 章 3D 模型設(shè)計(jì)與建模工具1336.1 3D 打印建模和常用的 3D 建模軟件 1336.1.1 3D 打印建模 1336.1.2 常用的 3D 建模軟件應(yīng)用及注意事項(xiàng) 1346.2 3ds Max 軟件建�；A(chǔ) 1356.2.1 3ds Max 中的基本幾何體和擴(kuò)展幾何體 1356.2.2 一個(gè)基本幾何體建模舉例 1366.3 犀牛軟件建模基礎(chǔ)1386.3.1 犀牛軟件的功能 1386.3.2 犀牛軟件的界面及部分工具 1386.3.3 犀牛軟件簡(jiǎn)單建模舉例 1416.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件 SolidWorks 建模 1436.4.1 SolidWorks 軟件簡(jiǎn)介和建�；A(chǔ)知識(shí) 1446.4.2 SolidWorks 建模的基礎(chǔ)知識(shí) 1446.5 用 Tinkercad 創(chuàng)建三維模型 1496.5.1 Tinkercad 軟件基本情況1506.5.2 Tinkercad 軟件操作1516.5.3 新版本的 Tinkercad156第 7 章 3D 打印建筑技術(shù)中的三維反求工程1597.1 三維反求工程的原理和應(yīng)用1597.1.1 三維反求工程的概念和原理 1597.1.2 三維反求工程的應(yīng)用 1617.2 三維反求工程中的數(shù)據(jù)采集165
7.2.1 接觸式和非接觸式測(cè)量 1657.2.2 三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x法 1667.2.3 使用三維激光掃描儀的數(shù)據(jù)采集 1677.2.4 對(duì)古建筑和古人類遺址進(jìn)行三維數(shù)據(jù)建檔 1717.3 反求工程中的數(shù)據(jù)處理技術(shù)1737.3.1 反求工程中的數(shù)據(jù)處理 1737.3.2 建筑物及構(gòu)件反求建模的數(shù)據(jù)處理和加工精度檢查 1757.3.3 數(shù)字城市建設(shè)中的數(shù)據(jù)處理技術(shù) 1767.4 使用 123D Catch 的反求建模1777.4.1 123D Catch 的注冊(cè) 1777.4.2 123D Catch 的工作過程 179第 8 章 BIM 與 3D 打印建筑1808.1 BIM 技術(shù)及其在建筑業(yè)中的應(yīng)用 1808.1.1 BIM 技術(shù) 1808.1.2 使用 BIM 技術(shù)進(jìn)行碰撞檢測(cè) 1818.1.3 BIM 模型的架構(gòu) 1858.1.4 BIM 技術(shù)在設(shè)施全生命周期的應(yīng)用 1868.1.5 BIM 技術(shù)的應(yīng)用 1878.2 BIM 與 3D 打印建筑的結(jié)合及其在 3D 打印建筑中的應(yīng)用1888.2.1 3D 打印建筑與 BIM 的結(jié)合1888.2.2 BIM 與廣義的 3D 打印建筑1898.2.3 BIM 技術(shù)在 3D 打印建筑中的預(yù)制構(gòu)件裝配中的應(yīng)用1918.2.4 三維管線綜合協(xié)調(diào) 1918.2.5 采用鋼結(jié)構(gòu)的 3D 打印建筑中 BIM 的應(yīng)用 1928.3 BIM 應(yīng)用軟件 1928.3.1 BIM 應(yīng)用軟件的格式、兼容性和 BIM 服務(wù)器1928.3.2 BlM 應(yīng)用的相關(guān)軟件 1938.3.3 BIM 應(yīng)用中借助 3D 掃描技術(shù)對(duì)建筑工程進(jìn)行記錄、檢驗(yàn)和階段驗(yàn)收 1968.4 BIM 應(yīng)用舉例 1968.4.1 117 大廈的 BIM 應(yīng)用概述 1968.4.2 BIM 集成應(yīng)用為項(xiàng)目建設(shè)帶來的成果 1988.5 BIM 在 3D 打印建筑中的應(yīng)用 1988.5.1 3D 打印建筑中 BIM 應(yīng)用特點(diǎn)和內(nèi)容1988.5.2 三維管線綜合協(xié)調(diào)和碰撞檢測(cè)與軟件使用 1998.5.3 3D 打印建筑中 BIM 模型在線應(yīng)用方式和 BIM 軟件使用 199第 9 章 建筑模具的制造 201 9.1 生產(chǎn)建筑預(yù)制構(gòu)件的模具201
9.1.1 生產(chǎn)較大型混凝土建筑預(yù)制構(gòu)件的模具 2019.1.2 使用 3D 打印建造模具生產(chǎn)裝飾性建筑模塊及構(gòu)件 2039.2 3D 打印建造建筑模塊及構(gòu)件模具的優(yōu)勢(shì)與構(gòu)件模具 2079.2.1 3D 打印建造建筑模塊及構(gòu)件模具的優(yōu)勢(shì)2079.2.2 3D 打印快速建造建筑模塊及構(gòu)件模具 2079.3 3D 打印生產(chǎn)模具與傳統(tǒng)模具制造技術(shù)的互補(bǔ) 2099.3.1 3D 打印生產(chǎn)模具的現(xiàn)狀 2099.3.2 3D 打印模具與傳統(tǒng)模具生產(chǎn)的互補(bǔ) 209第 10 章 3D 打印建筑技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用21110.1 裝配式建筑和模塊化建筑 21110.1.1 預(yù)制裝配式建筑 21110.1.2 模塊化建筑 21610.2 3D 打印建筑技術(shù)與鋼結(jié)構(gòu)建筑21810.2.1 鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢(shì) 21810.2.2 常用鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)體系 21810.2.3 3D 打印建筑和鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)合 22010.3 3D 打印建筑技術(shù)與模塊化建房22110.3.1 模塊化建筑與 3D 打印建筑的關(guān)系22110.3.2 模塊化建筑技術(shù)與 3D 打印建筑技術(shù)的結(jié)合22210.4 3D 打印建筑技術(shù)在裝配式建筑中的深入應(yīng)用及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn) 22310.4.1 裝配式建筑的發(fā)展與標(biāo)準(zhǔn) 22410.4.2 鋼承重柱間的填充墻體打印 22410.4.3 帶保溫層的打印墻體 22510.4.4 有保溫層的配筋墻體打印 22610.4.5 噴涂型 3D 建筑打印機(jī)打印墻體22710.4.6 沒有保溫層的墻體打印建造 22710.4.7 3D 打印的內(nèi)外裝一體墻 22810.4.8 各種功能裝飾性構(gòu)件和功能構(gòu)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 設(shè)計(jì)和驗(yàn)收規(guī)范 22910.4.11 3D 打印工藝與現(xiàn)澆及預(yù)制的結(jié)合 230第 11 章 3D 打印建筑面臨的問題和挑戰(zhàn)23111.1 3D 打印建筑和傳統(tǒng)建筑相互幫扶23111.1.1 關(guān)于 3D 打印建筑認(rèn)識(shí)的誤區(qū)23111.1.2 3D 打印建筑技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)互相幫扶 23211.2 3D 打印建筑技術(shù)存在的不足23211.3 深入發(fā)展 3D 打印建筑的基本思路 234
11.3.1 基于 3D 打印技術(shù)的范疇深入發(fā)展23411.3.2 結(jié)合相關(guān)新技術(shù)突破 3D 打印技術(shù)的范疇進(jìn)行發(fā)展23411.3.3 融合新技術(shù)的綠色建筑 23511.4 政策的扶持和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的建立 23511.4.1 國(guó)家政策的扶持 23511.4.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的建立 23611.5 成本核算、使用壽命及設(shè)備材料 23611.5.1 成本核算和使用壽命 23611.5.2 打印裝備和打印材料 237參考文獻(xiàn) 238
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