在 2015 年 1 月,3D 打印建筑领域取得了一个重大突破,那就是成功打印出了一座面积达 1100 平方米的别墅。美国建筑师 Andrey Rudenko 利用 3D 打印机打造出了一座城堡。由于要构建这种大型打印体,他们采取了装配式的策略,也就是把各个部分分别打印好后再进行组装。这也反映出建筑行业 3D 打印存在的一个短板,即难以直接打印出规模超大的建筑结构。

美国南加州大学的 Behrokh Khoshnevis 教授研发出了一款轮廓工艺(Contour Crafting)打印机。这种打印机在建筑建造中运用了 3D 打印技术,主要包含轮廓打印系统与内部填充系统这两大部分。其运行原理是先打印出外部轮廓,接着在内部填充材料,比如保温材料或者预留出各类基础设施管道以及电气设施的空间,以此形成混凝土构件。这款打印机有个显著的特点,就是在打印喷嘴处设计了一把抹刀,在打印过程中,抹刀可以将打印体的表面弄平整,从而解决了 3D 打印表面不平整的常见问题。

Jie Xu 等人介绍了一种全新的方法,即利用可变尺寸方形喷嘴来制作实体三维混凝土打印(VF3DCP)。VF3DCP 工艺主要是在一次性操作中直接制作出可变截面体积,这与传统的 FDM 堆积工艺有所不同。他们还研制出了一个以转向模块和喷嘴变化模块为特色的 VF3DCP 挤压套件样机。主要通过两个工艺实验,成功拟合出了喷嘴尺寸、喷嘴行程速度、材料挤出速度和刀具轨迹曲率半径这四项关键工艺参数之间的函数关系。通过对建筑雕刻的打印制造,以及图形和弯曲墙壁结构的结合,验证了用于 VF3DCP 过程单路径和多路径刀具路径规划的骨架线段算法。实验结果表明,这种方法在建筑装饰材料制造领域具有一定的应用前景。