3D打印技术在水运工程中的探索
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作者:周亚林 王梅
摘 要：随着经济社会的不断进步和发展，越来越多的工程建设项目异军突起，工程建设领域内3D打印技术的应用越来越普遍，技术的进步使得3D打印技术显示出明显的优势，可以在很大程度上降低成本，缩短工期，给工程施工带来极大的便利。本文首先介绍3D打印技术，对水运工程中使用3D打印技术进行相应的设想，通过分析该技术在水运工程中的施工优势，针对施工结构，对3D打印技术在水运工程中的应用问题进行分析，展望3D技术在水运工程施工中的未来，推动该技术在水运工程中的应用和发展。
关键词：3D打印技术;水运工程;存在问题;应用设想和展望
中图分类号：U615 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2019）04-0037-02
经济的进步推动交通设施建设的高效发展，水运作为现代交通工具中的重要组成部分，在人们的生活中具有十分重要的地位，与国民经济的发展密切相关。水运设施作为国家的重要基础设施，具有建设周期长的特点，在工程建设中，通过采用先进的技术和设备进行快速建设，一直就是施工人员和技术人员关注的重要课题，也是施工单位在施工中遇到的重点难点。3D打印技术作为水运工程建设中的重要应用技术，是保障现代水运工程建设质量的重要先决条件，该技术的发展和应用使得水运建设工程的效率和质量得到大幅度提地提升，也為水运建设地高效运转提供了良好的机遇。
1 3D打印技术
目前，3D打印技术在我国建筑领域的发展相对比较成熟，越来越多的工程实践为水运建设提供了坚实的基础，就其在水运建设中的地位和作用而言，创新性和实用性的潜力非常大，该技术的应用体现了水运建设工程项目的智能性和现代性，是未来大型化、重型化建设的重要发展趋势。
3D打印在学术上的名称为“增材制料”，在进行制造的过程中，利用事先确定好的数学模型三维CAD，也可以利用微处理器对一些零散的结构复杂的零件以及不同成品的部件进行分析整理，在这个过程中，具体堆叠的形式比较多，各种各样的3D打印工艺也有所不同，使得不同工艺下的打印材料类型也具有较大的差距，虽然类型不同，但主要的基本原理是相同的。当前社会发展状态下，随着科学技术的不同应用和普及，3D打印技术在各个行业领域中得到不断的普及，包括工业、科学研究、航空航天、消费电子以及汽车、农业各个领域。在这些应用领域中，3D建筑打印技术作为整个3D打印技术分支，与传统的3D打印技术相比，具有极大的优势，但同时还具有自身浓烈的行业特色。3D打印技术在工程施工中的具体运用，使得设计的空间大大增大，制造成本大幅度降低，通过数字化的方式，将三维实体加工转变为二维平面加工序列的过程，在这个施工过程中，不会由于建筑类型和其他影响因素的复杂性增加建设成本，耗费的时间也相对较短，生产效率得到极大的提升。
3D打印技术具有环保节能的功效，在增材制料的过程中，不同于传统的方式，这就使得在生产过程中使用的材料得到充分的使用，材料浪费的现象比较少，3D打印技术在使用的过程中，不会产生扬尘和建筑垃圾，具有明显的环保作用。
另外，该技术适用于复杂的环境，恶劣的环境对其正常使用不会造成太大的影响。工作人员的培训成本较低，生态效率较高，全程由电脑操纵，具有明显的智能化，设计师的自由性得到极大的提高，可以在一定程度上降低施工成本和人员成本，提高施工效率和质量。
2 3D打印技术在水运工程中的应用设想
2.1 3D打印技术在混凝土工程中的应用
在对混凝土进行施工的过程中，利用3D打印技术可以很好地弥补现场施工的诸多不足，比如现场浇筑和预制装配混凝土在施工工艺上存在的问题。水运工程的建设会涉及到大量的混凝土和钢筋混凝土，现场浇筑和预制装配混凝土是常见的施工工艺，现场浇筑的混凝土在施工的时候具有抗震防渗的优势，整体结构比较好，但缺点是施工的难度大，施工的时间比较长，对劳动者的劳动要求比较高，将3D打印技术应用到混凝土的施工过程中，可以有效降低工程的造价成本。另外，港口施工极易受到气候、水文等自然灾害的影响，通过使用3D打印技术，就可以取消相应模板工序，也可以对工程的成本形成较大的节约，利用机械代替工人，可以有效地提高施工效率，加快施工速度，促进工期的顺利完工。
在对港口以及航道进行施工的工程项目中，装配式钢筋混凝土结构也得到广泛的使用，采用先进的现代化技术和设备对构件进行预制，可以给施工带来极大的便利。3D打印技术在这种施工中具有极大的应用价值，大多数预制构件都可以通过3D打印技术在工厂的车间完成，并在现场进行打印生产。建筑工程的工作原理是相通的，在各类水运工程建设项目中，3D打印技术在建筑工程中的应用实例可以为各类水运建设工程提供一定的参考和借鉴。
2.2 3D打印技术在新型防波堤结构中的应用
众所周知，在港口以及海岸进行施工的时候，这些地方对海岸的防护要求比较高，对于防波堤的要求自然也相对比较高。因此，为了降低波浪的反射和实际施工中的工程造价成本，越来越多的专家研制出各种各样的防波堤结构，新型的防波堤结构与以往传统的结构相比，具有明显的优势，该结构比较复杂，对于施工的要求比较高，这也在一定程度上给施工提出了更大的要求，但3D打印技术不会受到这类因素的影响，其耗费的时间比较短，施工的建造成本较低，可以大幅度减少防波堤结构的施工复杂性，给水运建造工程带来极大的便利。
3 3D打印技术在水运工程中的应用优势
3D打印技术在水运工程中的广泛应用，具有明显的优势，它可以取消施工模具的安装和拆卸流程，不需要人工进行捣振，使得建筑工人的工作量大大降低，在进行混凝土构件的过程中，3D打印技术的应用可以降低混凝土的使用量，节省大量的费用，水运工程的大多数异形结构，在往后相似的工程中得到使用的可能性并不大，但3D打印技术可以有效避免这种结构的浪费。建筑材料在施工的过程中，可以采用工业和建筑垃圾，经过科学的分类处理后得到重新利用，实现循环经济，在施工中达到绿色施工的目的，避免粉尘和噪音的影响，并且降低了打印材料的浪费，通过在计算机上完成相关工作，使得功能化和精度化的设计建筑得以实现。总之，随着我国人力成本的上升和劳动力的短缺，技术的发展推动工程施工工艺的进步，3D打印技术会得到有效的使用，在水运建筑工程领域得到更加广泛的普及。 4 3D打印技术在水运工程应用中存在的问题
目前，3D打印技术在我国水运建设工程的应用普及程度还不是很高，没有实现全部采用3D打印技术，这就需要行业的人员加强研究。3D打印技术目前在我国还没有形成完整的管理体系，也缺乏相应的行业标准，大多数设计只是借鉴相似的建设，并通过相应的实验来确保其结构的安全性，3D打印技术还有进一步的提升空间，打印材料的质量需要进一步的更新，要保证其尽量符合行业标准，要求相关权威认证。业主和设计人员要对3D打印技术在水运工程上的應用进行进一步的探讨。
5 3D打印技术在水运工程应用中的展望
目前，在我国水运工程建设过程中，在3D打印建筑业务比较集中的区域，通过设置3D打印工厂，将物资通过物流系统运送到所需的工程进行安装。在3D打印技术发展到一定的阶段，达到相应的规模以后，还可以在全球布局3D打印设备租赁基地，进行相关的运送和打印工作，这就在很大程度上催生了相关物流及租赁业务的发展，实现3D打印技术的全球化和普遍化。
6 结语
综上所述，当今社会，技术革新带动了行业的智能和高效发展，高新技术的使用使得工程的效率和质量得到大大的提升。在水运工程建设中使用3D打印技术，提高了工作水平，与此同时，要发挥3D打印技术的更大效用，相关人员要不断进行创新和探索，针对问题采取相应的措施，争取3D打印技术在水运工程建设中得到最大价值的发挥。通过夯实理论基础，加强实践，善于从实践中获取经验和教训，不断优化升级，从而促进水运工程建设项目的高效发展和运转，减少工作人员的工作强度，节约工程施工的材料成本，进而推动我国工程建设的可持续发展，促进经济社会的长远进步。
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