自支撐結(jié)構(gòu),，WASP完成生態(tài)友好型房屋 "TECLA "的3D打印

2021年1月21日,，南極熊獲悉,，意大利3D打印機制造商WASP已經(jīng)完成了生態(tài)友好型房屋建設的3D打印階段。

這棟全裝配式住宅綽號為 "TECLA",，使用多個3D打印系統(tǒng)建造,，每個系統(tǒng)都將天然材料沉積到一個獨特的支撐結(jié)構(gòu)中。這座新穎的增材制造棲息地由意大利馬里奧-庫奇內(nèi)拉建筑事務所設計,，它的建設是一種概念驗證,，也是一種新的可持續(xù)住房模式的藍圖。

Mario Cucinella建筑事務所的同名創(chuàng)始人Mario Cucinella說："這座建筑的完成是一個重要的里程碑,，由于設計和技術(shù)的使用,，TECLA不再只是一個理論上的想法，它可以是對當今和未來生活需求的真實和可實現(xiàn)的回應,。"

"TECLA是對一個前所未有的挑戰(zhàn)的實現(xiàn),，它將打印幾何學推向了物理極限。"

WASP的建筑資質(zhì)

WASP成立于2012年,，使命是開發(fā)數(shù)字制造工藝,，推進循環(huán)經(jīng)濟,。

公司最近推出的機器包括面向生產(chǎn)的Delta WASP 4070 TECH和WASP 2040系統(tǒng)，以及專注于建筑的WASP 3MT CONCRETE,。在過去的18個月里,，WASP還與Cucinella的公司建立了密切的合作關系，在這種關系中,，WASP一直在尋求為專利技術(shù)尋找建筑應用。

2019年10月,，兩家公司根據(jù)可持續(xù)發(fā)展學院建筑專家的研究,，開始規(guī)劃TECLA生態(tài)屋。WASP還與建筑協(xié)會建筑學院合作,，確定技術(shù)可以用于解決無家可歸問題的方法,。

將這些發(fā)現(xiàn)付諸行動，WASP隨后與Rossana Orlandi畫廊合作,，利用Crane WASP系統(tǒng)3D打印 "Gaia "生態(tài)建筑,。房子的外殼是用天然土壤的副產(chǎn)品制作的，只用了十天時間就打印了20平方米厚40厘米的墻體,。

△雖然WASP已經(jīng)完成了TECLA大樓的3D打印階段的建設（如圖）,，但要到2021年晚些時候才會開放，圖片來自WASP

3D打印一個可持續(xù)的棲息地

在Gaia成功的基礎上,，WASP現(xiàn)在又與Mario Cucincella合作,，使用完全可回收的材料制造TECLA。建筑師根據(jù)長期合作伙伴的研究設計了TECLA（即技術(shù)和粘土的結(jié)合）,，目前它正在意大利北部的Massa Lombarda地區(qū)建造,。

從本質(zhì)上講，TECLA是一種自支撐的宜居結(jié)構(gòu),，可以通過將可重復使用和可回收的材料（如當?shù)氐耐寥溃�層層堆積在一起來制造,。理論上，由此產(chǎn)生的棲息地是完全碳中和的,，同時可以適應世界各地任何可以想象的氣候或條件,。

為了將設計師的想法變成現(xiàn)實，WASP同時部署了幾臺Crane 3D打印機,，這使得它能夠最大限度地減少生產(chǎn)過程中所需要的人工干預,。WASP的自動化方法還能夠最大限度地提高流程的成本效率，同時減少能源輸出,，從而增加了其生態(tài)環(huán)保的資質(zhì),。

在生產(chǎn)過程中，利用兩個同步的3D打印臂,，和定制軟件進行打印控制,，不會相互碰撞，從而將材料進行取料、混合和泵入,。同步打印方法最終能夠在200小時內(nèi)創(chuàng)建圓頂形建筑,，使用60立方英尺的材料和僅6千瓦的能源。

雖然項目3D打印階段現(xiàn)已完成,，但這些可持續(xù)建筑要到2021年春季晚些時候才能完全安裝并正式啟用,。

中國的3D打印建筑

目前，在上海智慧灣科創(chuàng)園內(nèi),，一座3D打印圖書屋正在建造中,。

△書屋未完工全貌

從材料測試、地面基礎,、主體打印到電安裝,、內(nèi)裝，書屋建造時間大約為一個月,。書屋打印后將有30多平米,，可容納15人。在建的3D打印圖書屋將在2021年1月中下旬對外開放,。

沒有鋼筋的纖維混凝土抗性更好 !

這是上海首個混凝土3D打印圖書屋,，建成后，將為讀者提供一個安靜的讀書氛圍空間,，此項目由智慧灣園區(qū)和清華大學數(shù)字建筑中心一起設計,，并在園區(qū)內(nèi)共同建造。

△3D打印圖書屋效果圖

在建期間,，清華大學數(shù)字建筑中心研究助理何雨婷一直駐扎在園區(qū)工作,，打印書屋的機器前端和一體機是清華大學數(shù)字建筑中心自行設計的。打印機器主要由機械臂,、打印前端構(gòu)成,，機械臂前端有打印頭，旁邊放的一體機主要用于攪拌,、泵送混凝土,。

△打印機器

書屋用的混凝土沒有鋼筋，加入了纖維作為抗拉材料,，性能和普通混凝土性能差不多甚至更好,，也防震，這幾天,，書屋正在灌帶有保溫材料的水泥砂漿,。清華大學無錫應用研究院數(shù)字建筑中心技術(shù)員毛描述，如今現(xiàn)場需要4名工人,，早上過來先清理機器,，準備打印需要的設備,。

△建設中的混凝土3D打印圖書屋

“設計師將程序發(fā)過來，調(diào)節(jié)完機器后,，我們就開始動工打印,。”毛宇軒說,，遇到下雨天,，是否動工取決于溫度，如果溫度低于零下,，混凝土就無法硬化,。在“智慧書屋”的入口處，放著兩根木柱子抵著吊裝單片墻,，何雨婷說，正常情況下,，這兩根柱子不受力,，但一旦墻體出現(xiàn)意外，柱子能夠起到保護作用,。在施工之初,，設計團隊就在實驗室做過破壞實驗，測算出建筑能承受的最大破壞力,。

“堆疊式打印”打造圖書屋外殼肌理感

設計之初,，團隊來到場地，看到一塊整草坪中間有幾棵樹,，覺得樹中間很適合做書屋,。他們參考了藝術(shù)展上的藝術(shù)品尋找靈感，“像威尼斯雙年展上的一個建筑師做的展品,，它是對于新材料的嘗試后,，產(chǎn)生一種微妙的造型�,！焙斡赕谜f,。

在打印前，清華大學數(shù)字建筑中心先完成設計,，有了書屋的模型,，中心駐扎在施工地的成員把模型信息通過打印機器轉(zhuǎn)化成打印路徑信息，再轉(zhuǎn)化成機械臂可以識別的代碼,。代碼導入機械臂后,，機械臂就可按照自行設定好的程序，打印圖書屋,。

書店“外殼”有兩種不同的紋理,。一種是正常的打印肌理,，形成一層一層的紋路；另一種是門口體現(xiàn)凹凸變化的肌理,，由設計團隊精心設計,，“這些造型全都在電腦內(nèi)設計好，并轉(zhuǎn)換成代碼,，用機械臂打印出來,。“

△ 堆疊細節(jié)

2020年12月上旬,，何雨婷正式進場準備設備,，打印至今，已經(jīng)超過兩周時間,。何雨婷說,，目前書屋主體部分已基本結(jié)束，書屋上還有一個小頂蓋,，等吊裝完成后,，再將主體外部做表面漆處理，不遮擋打印紋理,，但會讓顏色更均勻,。書屋1月中下旬可對外開放，建成后書屋里會有一圈矮架,，可放圖書在上面,，人可以坐在矮凳看書。