高志浩 科技日报记者 陈瑜
中国建筑材料科学研究总院有限公司（以下简称中国建材总院）水泥新材院近日通过专利合作条约（PCT）申请的国际发明专利“基于3D打印制备建筑结构的设备及方法”被美国专利与商标局授予专利权，专利号为US20200391409A1。
本次授权的国际专利不仅是中国建材总院水泥混凝土3D打印领域第一个美国专利，同时也是世界上首个提出包含“U型筋”“射钉”成套技术的层间纵向自动配筋专利。
3D打印高3.5米的雕塑作品“对话”。图片来源：中国建材总院
该专利技术于2018年12月7日正式提出，2020年5月通过PCT途径进入美国，作为最早的技术方案，该成果被编入RILEM（国际材料与结构研究实验联合会）出版的State-of-The-Art Report of Digital Fabrication with Cement-Based Materials《水泥基材料数字化制造前沿技术报告》中。
该专利技术为3D打印混凝土自动配筋的国际难题提供了解决方案，使3D打印混凝土层间界面的力学性能和整体性获得突破性增强，对未来建筑的智能制造具有深刻影响，是中国建材总院在混凝土3D打印及自动化配筋技术方向的重大突破。
自2015年以来，中国建材总院王玲教授团队在国家重点研发计划项目，北京市科委重大国际合作等项目的支持下，一直深耕于混凝土3D打印领域，自主攻克了多项技术难题，研制了满足3D打印用水泥基材料，提出了水泥基材料可打印范围的调控准则，指导打印材料的组成设计；建立了3D打印混凝土界面结合强度测试方法，能够同时实现界面拉伸和界面剪切结合强度的测试；在3D打印领域授权发明专利12件，撰写3D打印专著2章；组稿出版《水泥基材料3D打印》专刊一辑；主编建材行业标准3部。
目前该专利技术的同族专利已陆续在我国（2020年3月）和南非（2021年12月）获得授权，标志着中国建材总院水泥混凝土3D打印领域在国际化布局方面取得了突破性进展。
3D打印技术是在计算机控制下将材料逐层堆积成型的一种制造工艺，被视为下一代工业革命的标志性技术。随着建材和建筑行业有经验产业工人的减少和用工成本的激增，未来混凝土3D打印技术可能促成传统制造业颠覆性的改变。
中国建材总院下一步将抓住技术改革的浪潮，抢占3D打印技术制高点。
