增材制造技术在建筑行业的创新应用：提升效率、可持续性与设计自由度

为解决传统建筑行业效率低下、资源浪费严重等问题，研究人员系统综述了增材制造(AM)技术在建筑领域的应用进展，分析了包括Gantry系统、机械臂打印等7种技术配置及混凝土、金属等材料的性能特点。研究表明AM技术可减少60%材料浪费、缩短50-80%工期，为可持续建筑发展提供创新解决方案。

　　

建筑行业正面临效率瓶颈与可持续发展挑战。传统施工方法存在材料浪费率高、工期长、碳排放量大等问题，尤其难以实现复杂建筑结构的精准建造。随着全球城市化进程加速，如何通过技术创新实现"更快速、更环保、更灵活"的建造方式，成为学界和产业界共同关注的焦点。

厄瓜多尔拉斯美洲大学等单位的研究团队在《Heliyon》发表综述，系统分析了增材制造(Additive Manufacturing, AM)技术对建筑行业的革新作用。研究通过PRISMA方法筛选52篇文献，首次全面比较了7类AM技术的性能参数，揭示了该技术在提升建造效率、促进可持续发展方面的巨大潜力。

研究主要采用文献计量分析和比较研究方法。通过系统检索Scopus等6大数据库，运用Cohen's Kappa系数(0.463)确保文献筛选可靠性。技术分析涵盖运动学配置、材料性能参数等维度，环境评估采用全生命周期对比方法。

运动学配置创新
研究详细比较了Gantry系统、机械臂系统等7类AM技术的运动学特性。其中Delta系统凭借6m直径×12m高度的打印空间脱颖而出，其三角框架设计可实现复杂几何形状建造。塔吊式打印系统结合人工智能控制，为解决大尺度建造提供了新思路。

材料性能突破
混凝土类材料中，钢筋增强混凝土抗压强度达X级，配合WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing)技术打印的金属网格，实现抗拉/抗压协同增强。新型地质聚合物(Geopolymer)展现优异耐久性，月球风化层模拟材料则为太空建造奠定基础。

可持续性优势
与传统方法相比，AM技术可减少60%材料消耗，降低30%碳排放。模块化设计使建筑垃圾减少80%，本地化材料利用进一步降低运输能耗。研究特别指出，WASP项目使用原生粘土材料，实现100%可回收建造。

技术挑战分析
当前存在三大核心挑战：层间粘结强度不足影响结构整体性，大尺度打印的稳定性控制困难，以及缺乏统一的行业标准。研究建议通过材料改性、实时监测和跨学科协作逐步解决这些问题。

这项研究证实，AM技术正在重塑建筑行业的技术范式。通过7类技术配置与多材料体系的协同创新，不仅实现了建筑效率的质的飞跃，更开辟了从地球建造到太空殖民的新可能。特别值得关注的是，该技术对实现联合国SDG 9(产业创新)、SDG 11(可持续城市)等目标具有直接促进作用。随着材料科学和机器人技术的进步，AM有望在未来十年成为主流建造方式，但其大规模推广仍需解决标准制定、人才培养等系统性挑战。