美国国家标准技术研究院发布增材建筑标准化报告

2025年1月，美国国家标准技术研究院（NIST）发布增材建筑（AC）标准化报告，聚焦增材建筑标准化进程，通过汇聚行业各方参与者，深入探讨材料测试、结构完整性、安全协议及劳动力发展等关键领域标准缺失问题，并提出应对策略，为 AC 行业发展绘制路线图。

AC 行业发展迅速，但标准制定滞后。美国国家标准与技术研究院（NIST）和美国陆军工程研发中心（ERDC）于 2024 年 8 月 20 - 21 日联合举办研讨会，旨在召集利益相关者，填补标准空白，推动 AC 技术标准化与发展，重点关注 3D 打印结构的材料、测试方法和工程设计标准。主要研讨内容及成果如下：

一、标准制定进展与经验教训

前期回顾：2023 年首次研讨会确定了采样、测试方法、打印分辨率、材料标准和固化材料测试等重点领域的标准需求，强调社区协作、克服技术采用障碍及开发特定测试方法的重要性。

ACE 联盟进展：2023 年成立，致力于整合利益相关者，解决标准缺失问题，重点关注离线测量与打印质量关联、原位和过程中测量、硬化性能及结构尺度测量等方面，并成立教育、粘结、可持续性等任务组推动工作。

ASTM 标准更新：ASTM F 42.0 7.07 内多项与 AC 相关标准处于制定或修订中，涵盖建筑增材制造的工艺、设计、评估及材料性能测试等方面。

二、行业现状与挑战

3DCP 行业进展与困境：3D 混凝土打印（3DCP）在住宅领域有成果，但面临诸多挑战。如 3DCP 混合料成本高、环境因素影响打印质量、技术基础设施不完善等，且未来需从砂浆向混凝土过渡、应对二组分系统挑战、与传统方法竞争、解决预制与现场打印问题及探索替代粘结剂系统。

打印格式与标准化挑战：AC 打印机格式多样，应根据应用选择，且打印机应 “材料无关”，聚焦材料输送系统优化。同时，需深入理解 AC 结构设计，明确铸造与打印材料差异，考虑操作和环境挑战对标准制定的影响。

三、现场打印障碍及解决方案

流变学障碍：包括缺乏原位监测、撕裂开裂、层间粘结弱、开放时间内流变性能保持、流变与打印性能关联等问题。建议投资硬件和传感器开发、进行主动流变控制和机器学习、持续试验和现场测试等。

固化障碍：存在收缩、缺乏标准、环境多变、试件尺寸影响、快速蒸发、裂缝形成等问题。可采取在线监测、确保样本代表性、制定标准、控制湿度等措施。

测试障碍：缺乏测试标准、样本代表性不足、铸造与打印试样差异、几何形状多样、评估方法不确定等。需测试审查修订方法、生成实验室间数据、优化采样策略、开发有限元分析模型等。

打印障碍：涵盖混合料设计测试、现场监测、远程打印、钢筋拼接、层间时间间隔、天气影响、劳动力短缺等。可改进监测系统、加强培训、控制材料比例、提高设备稳定性等。

其他障碍：如各向异性和粘结强度认识分歧、法规合规、劳动力教育、用水管理、设备运输维护等。应规范标准语言、加强教育、开发培训程序、建立回收系统等。

四、可持续性相关讨论

案例分析：ICON 与 MIT 合作研究表明，3D 打印房屋在特定气候区运营碳排放低于传统房屋，墙体设计采用低碳混凝土和高效结构，降低了隐含碳。

可持续设计考量：墙设计需考虑材料选择、优化使用、结构效率、几何拓扑优化及环境因素，采用 EPDs 和 LCA 衡量可持续性，标准在其中起关键作用，包括提供评估框架、确保方法统一、促进最佳实践、确保合规和鼓励可持续行为。

五、多领域标准影响探讨

房地产开发与金融：标准增强了贷款方和保险方信心，减少社区障碍，加快建设和提高韧性，有助于融资和降低成本，但也可能延长审批、增加成本、限制设计，可通过性能化设计、稳定代码语言、灵活标准等解决。

研发：促进产学研合作和研发协同，推动研究与标准良性循环，但可能限制研究，需加强产业与研究合作、更新标准、缩短修订周期、确保设备实用性。

劳动力与劳动：缓解劳动力短缺，提升技能和质量控制，创造新岗位，但培训成本高、可能依赖设备、存在自动化失业风险等，可通过标准化培训、通用程序、远程技术、激励学习等应对。

安全：保障操作和结构安全，提升安全协议，但可能产生虚假安全感、导致过度设计，应明确范围、简化标准、加强研发和合理设置培训阈值。

3D 打印程序：减少许可时间和浪费，助力企业进入行业，提升质量和安全，但可能抑制创新，可采用灵活标准、性能测试、限制范围和明确安全要求等措施。

来源:江苏省技术性贸易措施平台