3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)和混凝土領(lǐng)域的應(yīng)用越來越普遍，因?yàn)楣I(yè)家們意識(shí)到它的巨大優(yōu)勢，人們對(duì)此進(jìn)行了加強(qiáng)空間結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)，檢查了3D打印的混凝土中的參數(shù)，甚至使用了3D打印的水泥自修復(fù)膠囊。

在最近發(fā)表的《3D打印地質(zhì)聚合物混凝土的生命周期評(píng)估：事前研究》中，作者岳瑤（荷蘭萊頓大學(xué))、胡明明（重慶大學(xué)），F(xiàn)rancesco Di Maio（荷蘭代爾夫特工業(yè)大學(xué)）和Stefano Cucurachi（荷蘭萊頓大學(xué)）等人研究了混凝土中地質(zhì)聚合物的發(fā)展，并進(jìn)一步探討了3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用。

考慮到環(huán)境因素，作者正在評(píng)估使用3D打印和地質(zhì)聚合物（如硅酸鹽水泥）代替?zhèn)鹘y(tǒng)制造方法的效果。通過生命周期的事前評(píng)估（LCA）對(duì)環(huán)境績效進(jìn)行了評(píng)估，制造商數(shù)據(jù)用于查明需要改進(jìn)的地方，并在研究人員在研究需要改進(jìn)的地方時(shí)與公司合作創(chuàng)建了“放大方案”。

氣候變化的貢獻(xiàn)分析

就建筑和水泥方面的3D打印而言，減少浪費(fèi)是最重要的好處之一，盡管地質(zhì)聚合物可能比普通混凝土對(duì)環(huán)境的影響更大，但研究表明，通過多方面改進(jìn)，可以減少碳足跡。研究人員能夠通過降低地質(zhì)聚合物“配方”中的硅酸鹽含量來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

先前的研究表明，3D打印的建筑效率更高、排放更低、產(chǎn)生的廢物更少、能耗更低。事前評(píng)估可幫助研究人員評(píng)估通過噴墨3D打印制造地質(zhì)聚合物混凝土物體的優(yōu)點(diǎn)。

“這項(xiàng)研究旨在將環(huán)境管理與技術(shù)開發(fā)相結(jié)合，并與技術(shù)開發(fā)人員密切合作，研究表明，事前評(píng)估不僅可以估算潛在的環(huán)境影響，更重要的是，從目前的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模實(shí)驗(yàn)中，可以為未來3D打印地質(zhì)聚合物混凝土技術(shù)的部署提供指導(dǎo)?！毖芯咳藛T說。

但是，建議的改進(jìn)仍然存在一些方面，在不久的將來很難加以整合：

研究人員說：“這項(xiàng)研究中的3D打印地質(zhì)聚合物混凝土技術(shù)的技術(shù)準(zhǔn)備水平（TRL； Moorhouse，2002）估計(jì)為6級(jí)，已處于技術(shù)論證階段。這意味著，即使在TRL軌跡的較早階段也要使用LCA，以保證在技術(shù)的核心組件更加靈活的情況下，對(duì)技術(shù)創(chuàng)新提供更大的支持。”

就像跟隨市場動(dòng)向一樣，正在探索的技術(shù)正在興起，但是研究人員指出，它也相當(dāng)復(fù)雜。研究人員與技術(shù)開發(fā)人員就未來的下列潛力進(jìn)行了合作：

·技術(shù)景觀

·市場滲透

·商業(yè)數(shù)據(jù)

·整體可行性

研究人員還創(chuàng)建了許多場景，包括題為“假設(shè)條件”的場景。

“要生成“假設(shè)分析”方案，首先要進(jìn)行熱點(diǎn)分析，然后根據(jù)改進(jìn)后的熱點(diǎn)，使用熱點(diǎn)作為構(gòu)建基塊，開發(fā)出四個(gè)方案。因此，熱點(diǎn)分析是在事前LCA研究中開發(fā)按比例放大方案的一種結(jié)構(gòu)化方法。為了將事前LCA方法論的框架應(yīng)用于其他技術(shù)系統(tǒng)，需要考慮其他情景類型和生成方法，因?yàn)樾枰M(jìn)行更多的案例研究和方法論上的貢獻(xiàn)?！毖芯咳藛T說。

LCA幫助研究人員和分析人員盡早了解環(huán)境績效，并突出可能的挑戰(zhàn)。作者在分析3D打印地質(zhì)聚合物混凝土技術(shù)系統(tǒng)的三個(gè)階段時(shí)，將這項(xiàng)研究描述為“從搖籃到大門”：

·原料

·運(yùn)輸

·3D打印地質(zhì)聚合物混凝土制造

研究過程摘要

本研究中使用的四種方案的詳細(xì)信息

總體而言，研究人員擔(dān)心的是3D打印有關(guān)的“差異”——原材料之間的差異，以及不同的硬件。然而，硅酸鹽在制造過程中產(chǎn)生了“巨大的影響”，并取得了更好的效果。

“目前的研究設(shè)置不包括這兩種技術(shù)系統(tǒng)的使用階段和生命終止階段。盡管在使用階段3D打印地質(zhì)聚合物混凝土和普通混凝土對(duì)環(huán)境的影響相似，但這兩種替代品的收集、處理和潛在的循環(huán)利用率可能會(huì)有所不同?！毖芯咳藛T總結(jié)說。

“從原材料運(yùn)輸?shù)慕嵌葋砜矗?D打印地質(zhì)聚合物混凝土并不比普通混凝土有優(yōu)勢。對(duì)于普通混凝土來說，由于市場的成熟性，原材料的供應(yīng)處于完整的商業(yè)規(guī)模。普通混凝土的原料運(yùn)輸距離不長。這些方面的確在資源使用方面仍然沒有多少改善和合理化的余地?！?/span>

3D打印地質(zhì)聚合物混凝土的流程圖