Công nghệ mầm móng 1950 - 1995

Lát gạch bằng robot được phác thảo và khám phá trong những năm 1950 và sự phát triển công nghệ liên quan đến xây dựng tự động bắt đầu vào những năm 1960, với bê tông được bơm và bọt izoxianat.[2] Phát triển chế tạo tự động toàn bộ tòa nhà bằng cách sử dụng kỹ thuật tạo hình trượt và lắp ráp linh kiện, giống như in 3D, được tiên phong tại Nhật Bản để giải quyết những nguy hiểm của việc xây dựng các tòa nhà cao tầng của Shimizu và Hitachi trong những năm 1980 và 1990.[3] Phần nhiều trong số những phương pháp tiếp cận ban đầu này được tự động hóa vì 'bong bóng' xây dựng, họ không có khả năng ứng phó với các kiến trúc mới, vấn đề cấp và chuẩn bị nguyên vật liệu cho khu vực xây dựng.

Những phát triển ban đầu 1995 - 2000

Phát triển và nghiên cứu in 3D xây dựng ban đầu đã được tiến hành từ năm 1995. Hai phương pháp đã được phát minh, một phương pháp của Joseph Pegna [4] tập trung vào kỹ thuật tạo cát / xi măng sử dụng hơi nước để liên kết có chọn lọc vật liệu trong các lớp hoặc các bộ phận rắn, mặc dù kỹ thuật này chưa bao giờ được chứng minh.

Kỹ thuật thứ hai, Contour Crafting của Behrohk Khoshnevis, ban đầu bắt đầu như một phương pháp ép đùn và tạo hình bằng gốm mới, thay thế cho các kỹ thuật in 3D và kim loại mới nổi và được cấp bằng sáng chế vào năm 1995.[5] Khoshnevis nhận ra rằng kỹ thuật này có thể vượt quá những kỹ thuật mà "các phương pháp hiện tại bị giới hạn trong chế tạo các kích thước bộ phận thường nhỏ hơn một mét mỗi chiều". Khoảng năm 2000, nhóm nghiên cứu của Khoshnevis tại USC Vertibi bắt đầu tập trung vào việc in 3D quy mô xây dựng bằng bột nhão và gốm, bao gồm và khám phá sự tích hợp tự động của tăng cường mô-đun, hệ thống ống nước và dịch vụ điện tích hợp trong một quá trình xây dựng liên tục. Công nghệ này chỉ được thử nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm cho đến nay và gây nhiều tranh cãi và được cho là cơ sở cho những nỗ lực gần đây ở Trung Quốc.

Thế hệ thứ nhất 2000 - 2010

Năm 2003, Rupert Soar bảo đảm tài trợ và thành lập nhóm xây dựng tự do tại Đại học Loughborough, Vương quốc Anh, để khám phá tiềm năng mở rộng kỹ thuật in 3D hiện có cho các ứng dụng xây dựng. Công việc ban đầu đã xác định thách thức của việc đạt được bất kỳ sự đột phá thực tế nào đối với công nghệ ở quy mô xây dựng và nhấn mạnh rằng có thể có các cách ứng dụng bằng cách tăng cường đề xuất giá trị của thiết kế tích hợp (nhiều chức năng, một thành phần). Năm 2005, nhóm đã bảo đảm tài trợ để xây dựng một máy in 3D có quy mô lớn sử dụng các thành phần 'bên ngoài' (bơm bê tông, bê tông phun, hệ thống giàn) để khám phá các thành phần phức tạp như thế nào và đáp ứng thực tế nhu cầu xây dựng.

Năm 2005 Enrico Dini, Ý, đã cấp bằng sáng chế công nghệ D-Shape, sử dụng kỹ thuật phun / kết dính bột ồ ạt trên diện tích khoảng 6m x 6m x 3m.[6] Kỹ thuật này mặc dù ban đầu được phát triển với hệ thống liên kết nhựa epoxy sau đó được điều chỉnh để sử dụng các chất kết dính vô cơ.[7] Công nghệ này đã được sử dụng thương mại cho một loạt các dự án trong xây dựng và các lĩnh vực khác bao gồm cho [rạn san hô nhân tạo].[8]

Một trong những phát triển gần đây nhất là việc in cầu đầu tiên trên thế giới, phối hợp giữa IaaC và Acciona.[cần dẫn nguồn]

Năm 2008, In 3D bê tông bắt đầu tại Đại học Loughborough, Vương quốc Anh, đứng đầu là Richard Buswell và các đồng nghiệp để mở rộng các nhóm nghiên cứu trước và xem xét các ứng dụng thương mại di chuyển từ một công nghệ dựa trên cầu trục[9] đến một robot công nghiệp, họ đã thành công trong việc cấp phép công nghệ cho Skanska vào năm 2014.

Thế hệ thứ hai 2010 - hiện tại

Vào ngày 18 tháng 1 năm 2015, công ty đã đạt được nhiều thông tin báo chí hơn với việc ra mắt 2 tòa nhà nữa, một kiểu biệt thự và một tòa tháp 5 tầng, sử dụng các bộ phận in 3D.[10] Kiểm tra ảnh chi tiết chỉ ra rằng các tòa nhà được chế tạo với cả hai cấu kiện đúc sẵn và 3D. Các tòa nhà là cấu trúc hoàn chỉnh đầu tiên thuộc loại này chế tạo bằng cách sử dụng công nghệ in 3D xây dựng. Vào tháng 5 năm 2016, một 'tòa nhà văn phòng' mới được khai trương tại Dubai.[11] Không gian rộng 250 mét vuông (2.700 foot vuông) là dự án Bảo tàng Tương lai của Dubai đang được coi là tòa nhà văn phòng in 3D đầu tiên trên thế giới. Vào năm 2017, một dự án đầy tham vọng để xây dựng một tòa nhà chọc trời in 3D ở Các tiểu Vương quốc Arab thống nhất đã được công bố.[12] Việc xây dựng Cazza sẽ giúp xây dựng cấu trúc. Hiện tại không có chi tiết cụ thể, chẳng hạn như chiều cao tòa nhà hoặc vị trí chính xác.[13]

FreeFAB Wax™,[14] được phát minh bởi James B Gardiner và Steven Janssen tại Laing O'Rourke (công ty xây dựng). Công nghệ được cấp bằng sáng chế đã được phát triển từ tháng 3 năm 2013.[15] Kỹ thuật này sử dụng công nghệ in 3D quy mô xây dựng để in số lượng lớn sáp kĩ thuật (lên đến 400L / giờ) để chế tạo khuôn in 3D “nhanh và bẩn” chobê tông đúc sẵn, bê tông cốt sợi thủy tinh (GRC) và các loại nguyên vật liệu có thể phun / đúc khác. Bề mặt khuôn đúc sau đó được phay 5 trục loại bỏ khoảng 5mm sáp để tạo ra khuôn có chất lượng cao (độ nhám bề mặt khoảng 20 micron).[16] Sau khi các thành phần đã được chữa khỏi, nấm mốc sau đó được nghiền hoặc tan chảy và sáp được lọc và tái sử dụng, giảm đáng kể chất thải so với các công nghệ khuôn thông thường. Những lợi ích của công nghệ này là tốc độ chế tạo khuôn nhanh, tăng hiệu quả sản xuất, giảm lao động và loại bỏ chất thải ảo bằng cách tái sử dụng nguyên liệu so với công nghệ khuôn thông thường.[17]

Hệ thống ban đầu được trưng bày vào năm 2014 bằng cách sử dụng rô bốt công nghiệp.[18] Hệ thống này sau đó được điều chỉnh để tích hợp với một cầu trục 5 trục  tốc độ cao để đạt được tốc độ cao và dung sai bề mặt cần thiết cho hệ thống. Hệ thống công nghiệp hóa đầu tiên được lắp đặt tại nhà máy Laing O'Rourke ở Anh và sẽ bắt đầu sản xuất công nghiệp cho một dự án nổi bật ở London vào cuối năm 2016.[19]

MX3D Metal được thành lập bởi Loris Jaarman và nhóm đã phát triển hai hệ thống in 3D robot 6 trục, lần đầu tiên sử dụng nhựa nhiệt dẻo được ép đùn, đáng chú ý là hệ thống này cho phép chế tạo các hạt không phẳng tự do. Hệ thống thứ hai dựa trên hàn đắp (cơ bản hàn điểm trên mối hàn điểm trước đó) công nghệ hàn đắp đã được phát triển bởi các nhóm khác nhau trong quá khứ, tuy nhiên hệ thống kim loại MX3D là hoàn thiện nhất cho đến nay. MX3D hiện đang nghiên cứu chế tạo và lắp đặt cầu kim loại ở Amsterdam.[20]

BetAbram là một máy in 3D đùn bê tông dựa trên cầu trục đơn giản được phát triển ở Slovenia. Hệ thống này có sẵn trên thị trường, cung cấp 3 model (P3, P2 và P1) cho người tiêu dùng kể từ năm 2013. P1 lớn nhất có thể in các vật thể lên tới 16m x 9m x 2,5m.[21]Máy in 3D  bê tông Total Custom được phát triển bởi Rudenko[22] là một công nghệ lắng đọng bê tông gắn trong một cấu hình cần trục, hệ thống có một đầu ra tương tự như Winsun và các công nghệ in 3D bê tông khác, tuy nhiên nó sử dụng một khung cần trục nhẹ. Công nghệ này đã được sử dụng để chế tạo một phiên bản quy mô nhỏ của một lâu đài[23] và một phòng khách sạn ở Philippines[24]

Sản xuất máy in xây dựng hàng loạt đầu tiên trên thế giới đã được đưa ra bởi công ty SPECAVIA, có trụ sở tại Yaroslavl (Nga). Vào tháng 5 năm 2015, công ty đã giới thiệu mô hình đầu tiên của một máy in 3d xây dựng và đã bắt đầu bán hàng. Tính đến đầu năm 2018, nhóm các công ty "AMT-SPEСAVIA" sản xuất 7 mẫu máy in xây dựng cổng thông tin: từ định dạng nhỏ (để in các mẫu kiến trúc nhỏ) đến quy mô lớn (cho các tòa nhà in lên đến 3 tầng). Ngày nay, máy in 3D xây dựng của Nga sản xuất dưới nhãn hiệu "AMT" đang hoạt động ở một số quốc gia, kể cả trong tháng 8 năm 2017, máy in đầu tiên được giao cho châu Âu - cho 3DPrinthuset (Đan Mạch). Máy in này đã được sử dụng ở Copenhagen để xây dựng tòa nhà in 3D đầu tiên tại EU (văn phòng khách sạn 50 m2).

XtreeE là một công nghệ khác dựa trên việc ép đùn bê tông tươi, gắn trên đỉnh của cánh tay robot. Dự án đã bắt đầu vào tháng 7 năm 2015, và tự hào có sự hợp tác và đầu tư từ những tên tuổi mạnh mẽ trong ngành xây dựng, chẳng hạn như Vinci và La Farge-Holcim[25].

3DPrinthuset, một startup in 3D thành công của Đan Mạch, cũng đã bước vào lĩnh vực xây dựng với máy in dựa trên cầu trục vào tháng 10 năm 2017. Với sự cộng tác mạnh mẽ trong khu vực scandinavian, như NCC và Force Technology, công ty con đã nhanh chóng đạt được lực kéo bằng cách xây dựng ngôi nhà 3DPrint đầu tiên ở châu Âu. Dự án xây dựng theo yêu cầu (BOD), như là cấu trúc được gọi, là một khách sạn văn phòng nhỏ ở Copenhagen, khu vực Nordhavn, với các bức tường và một phần của nền được in đầy đủ, phần còn lại của công trình được xây dựng theo truyền thống. Tính đến tháng 11 năm 2017, tòa nhà đang trong giai đoạn cuối cùng của việc đưa đồ đạc và tấm lợp, trong khi tất cả các bộ phận của 3DPrinted đã được hoàn thành đầy đủ.