受到COVID-19 疫情的影响，由于劳动力短缺和供应链中断，房屋建造商面临着无法按时完成建造的问题。如今，随着住房库存的急剧下降，建造行业比以往任何时候都更需要新的创新来降低成本并弥补损失的时间，这就不得不提到3D混凝土打印。

与使用机器人技术提高施工效率、安全性和质量不同，3D 打印不遵循传统的建造流程。“分层施工”已成为建筑行业一种全新的替代技术。此外，建筑工地正在发生变化。各个建造结构模块不是完全在现场进行，而是在工业和自动化条件下预制并在现场组装，从而节省时间和成本以提高质量。

如今，3D 混凝土打印技术已用于住宅、特色建筑等项目。支持者表示，如果它能够克服一些挑战，它就有可能对整个建筑行业产生深远影响。

如何用混凝土进行 3D 打印

3D 混凝土打印使用超大型 3D 打印机，利用可在数米范围内（高度、宽度）移动的喷嘴挤出混凝土。这些机器通常以龙门或机械臂系统的形式出现。

无论打印机的配置如何，几乎所有打印机都连续挤出“面团状”混凝土材料，这些材料分层铺设，以创建所需的建筑。

尽管该技术被称为 3D 混凝土打印，但在这个词的最严格定义中，此处的材料并不总是混凝土。传统的混凝土通常不适合 3D 打印，因为它会堵塞打印机喷嘴并且不能正确粘附到之前的层。如今许多可用的打印材料都是特制的，可成功打印的 3D 混凝土材料和3D打印机一样重要。

3D打印混凝土的优势

建筑机器人3D打印混凝土建造技术将房屋或基础设施建设全过程进行了数字化集成，并分为虚拟建造及实物打印建造两大部分。

虚拟性建造即在计算机内的建筑建造过程，形成数字信息流。物质性建造以虚拟性建造形成的信息为依据，展开部件的加工与现场施工，同时与数字信息相交互、继续优化修正已有数字信息，延续数字信息流，直至项目建成交付使用，建造过程中连续的数字信息流及物质性建造流相辅相成，形成了一体化智能建造流程。这项技术有不同行业参与，包括基于算法生成的建筑创意设计、路径规划及控制软件的开发、机器人及打印设备的集成制造、打印材料的混合生产、建筑施工的数字工地等。本项技术的推广使用不仅实现了传统房屋建设的产业升级，还将带动一个新的数字建造产业链的形成。

建筑机器人3D打印建造具有如下诸多优点。

节省人力——由于有智能机器臂替代了人工劳动，整个建设过程可节约60%的人力，这将有效解决劳动力缺乏及劳动力价格不断上涨的问题。

提高效率——由于有了电脑里的虚拟建造过程，实际的物质性建造准确率大大提高，可以避免各种不必要的浪费和返工；同时智能机器臂可以连续不断地运转，每天的工作时间可以大大加长，这样将缩短建设周期。

降低造价——从直接投入来说，由于减少了人力、缩短了周期、避免了浪费，其工程造价比传统的工程造价要节省10%——20%；另一方面，打印混凝土建筑体系不用钢筋、不用模板，这也节省了材料的投入。

保证质量——由于使用了智能系统及智能设备，其建造精度大大提高，从而能够保证建造质量。

环保生态——由于建造工艺进行了有效合理的组织规划，建造过程没有污染；打印材料由于使用循环材料，保证了整个建设过程节能环保。

创造新形象——由于基于算法生成创意设计，同时使用了可空间运动的智能机器臂进行建造，使得该技术不仅可以建设传统的建筑形体，还可以建造各种丰富的有机建筑形态，给生活环境带来崭新的面貌。

建筑业3D打印建造起步阶段的研究重点为机械设备与材料技术，较少与建筑设计及结构设计相结合，可打印形态和受力合理均缺少科学基础及系统研究，很多实验成果难以与实际建造接轨，在空间及形态上的不足限制了3D打印建造技术在建筑业的推广。

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。

全球3D打印市场竞争格局集中 中美占据主要市场

——美国与中国市场规模占比合计接近50%

2019年美国3D打印产业规模占全球比重34.4%，中国为10.8%。作为3D打印起步较晚的中国，近几年，抓紧自主创新和研发，虽然和国外的技术还有一定差距，但也一步步朝着精细化和专业发展。当然，国内巨大的市场潜能，也吸引了不少国外3D打印行业巨头的目光和投资，进一步推动了中国3D打印产业的发展。

——3D打印头部企业集中在美国 中国企业逐步抢占市场

在产品出货量方面，2019年全球工业3D打印企业一共销售了超过2.2万台工业3D打印系统(售价高于5000美元)，比2018年增长了14.7%。并且列出了工业级设备出货量排行榜，可知美国Stratasys公司的出货量占据榜首，来自中国大陆的联泰科技(Uniontech)、先临三维(Shining 3D)，来自中国台湾的XYZprinting入选。