3D打印，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

1986年，当美国科学家Charles Hull研制出全球第一台3D打印机时，他可能不曾想到，他的发明会使未来科技界发生天翻地覆的变化！

▲科学家Charles Hull

早先的3D打印一般只应用在模型制作、模具建造等方面；后来慢慢拓展到更多工程领域，如零件等小型产品的生产与精加工。

在过去的30年中，3D打印经历了不断的技术革新，其精密程度已经大幅提高，甚至打印的原料也有了广泛的扩展。如今3D打印的身影随处可见，从工业生产，到航空航天，甚至生命科学......它正在从各个方面影响着现代人的生活。

但显而易见的是，目前的3D打印机受其体积所限，还只能应用于小型产品的生产。试想一下，如果有一个超大型3D打印机，打印高楼大厦或许不是梦！

斯威本科技大学Jay Sanjayan教授，正在领导一项耗资130万澳币的科研项目；该项目的核心是以大型工程车为基础设备、以混凝土为原料、配有“超级计算机”及应用程序的超大型“3D打印机”。这台打印机可不是用来制作3D模型——它可以直接进行房屋的建设！

▲Jay Sanjayan教授

“目前大厦建筑施工仍然依赖大量人工工作，这使得它非常昂贵，并且使全球住房和基础设施需求难以满足，”Sanjayan教授说道。“人工建筑将会被自动化改变，3D打印是一种可以提供帮助的技术。”

尽管3D打印机已被应用在商业制造业上，但是打印飞机部件和打印房屋之间还是存在显着差异。

“除了制造工厂的条件，我们还需要应对天气带来的问题，”Sanjayan教授表示。

“我们必须处理数百吨，而不是几公斤的材料。虽然我们不需要与航空航天业一样的精确度，但我们也需要保证这项目交易成本不能过高。”

▲用于混凝土印刷研究的3D混凝土打印机

为了应对这些挑战，Sanjayan教授探索了多种方法。临时选项是“粉末床”3D打印：打印机喷出一层薄薄的混凝土粉末，然后打印水基层“墨水”，将混凝土固定在“墨水”涂抹的位置。逐层进行，重复该过程。目前最大的挑战在于如何自动收集材料和再利用每次印刷所产生的大量未反应粉末。

混凝土必须在打印机内部保持液态，但在打印后立即固定以保持其形状，以此可以继续到下一层打印。当然，传统的混凝土并不能实现这种形态。目前，最常见的方法是使用化学阻滞剂对混凝土进行大剂量处理，使其保持液态，然后在挤出时大量加入加速凝固剂，但这种方法会损害成品的机械性能。

“我们正在研究具有特殊性质的新型混凝土，”Sanjayan教授说。“建筑师以后将通过计算机设计所有东西，而不是在纸上打印他们的计划。通过3D打印，我们只需按一个按钮，机器就可以构建它——这是我们最终的梦想。”

来源：澳大利亚政府教育咨讯、www.swinburne.edu.au