3D打印房屋已成為現(xiàn)實

幾年前,，用打印機打出一棟房子,，還只是存在于人們腦海中的“概念”。然而,，日前,，一部高6.6米、寬10米,、長150米的打印機,、一種特殊的“油墨”、一臺電腦,、一個按鍵,，真的輕輕松松打印出了一棟棟真實的可以居住的房子,。
    近日，上海張江高新青浦園區(qū)內的3D打印建筑正式揭開神秘面紗：在園區(qū)內的一片空地上,，10幢一至兩層的毛坯新房錯落安置,，其中最大的一幢兩層建筑長10米、寬6米,、高4米,。據(jù)悉，這10幢有著方便面式外表紋理的房子,，并非由工人一磚一瓦砌出來,，而是由一臺3D打印機打印出來的。
    更令人驚嘆的是,，這些房子“建成”總共只花費了24個小時,，而且還是被用3D打印機整棟打印出來的。據(jù)悉,，這批在園區(qū)展示的新房,，將經(jīng)過簡單裝修后用作園區(qū)的辦公房。
技術解析
“打印”材料是啥,？
以高標號水泥與玻璃纖維為主
    之前,，俄羅斯曾發(fā)布過3D打印建筑，但他們的原理是打印一個個像樂高積木一樣的配件,，然后通過組裝做成建筑的墻體,，沒有打印完整的建筑；荷蘭打印了一個景觀建筑叫“莫比烏斯環(huán)”――通過用沙子和黏合劑的方式來打印出若干個模塊進行組裝,。目前,，所有的3D打印建筑或者建筑模型，都是利用沙子和黏合劑的方式來打印,，打印出來的建筑在強度和耐久性上是否經(jīng)得起考驗還是一個未知數(shù),，并且都沒有打印出完整的建筑。那么,，出現(xiàn)在上海的這臺超級3D打印機,，又是憑什么來“整棟打印房屋”的呢？
    這臺3D超級打印機的發(fā)明人,、上海盈創(chuàng)裝飾集團有限公司董事長馬義和透露,，能夠打印出房子，最關鍵還是在油墨,，也是其“核心武器”：“打印建筑的油墨是以高標號水泥與玻璃纖維為主,，依靠自主研發(fā)的打印機設備連續(xù)線性擠出式打印而成�,！�

怎樣進行“打印”,？
從底部開始，逐層往上澆筑
    有了特殊的打印材料,，下一步就要開始“打印”房屋了,。此前，本報曾多次報道過3D打印機的工作原理：與切削原材料的傳統(tǒng)減材制造方法相反,，其屬于逐層增材制造物件,。而這個原理對這臺超級3D打印機也同樣適用。
    馬義和介紹說,，打印建筑的流程是連續(xù)的：首先,，噴嘴將“墨水”黏結劑澆灑到數(shù)據(jù)對應的那些區(qū)域，澆到“墨水”的地方,，沙石材料會在24小時內完成固化�,！罢麄�打印都是從底部開始,，逐層往上，每次升高5至10毫米,。 ”
    根據(jù)展示的現(xiàn)場打印時拍攝的視頻片段：一只巨大的噴頭,，像奶油裱花一樣源源不斷噴出灰色的油墨，油墨呈“Z”字形排列,，層層疊加,，很快便砌起了一面高墻。之后,，墻與墻之間還可以像搭積木一樣壘起來,，再用鋼筋水泥進行二次“打印”灌筑，連成一體,。
    馬義和透露說,，整個打印過程，只需要一張圖紙,、一臺電腦,、就地取材制造的“油墨”足矣。
超級3D打印機有多大,？
占地約有一個籃球場大
    馬義和表示,，這臺3D打印機，其研究了整整12年,。前幾年對它完成了設計研發(fā),，然后全球定制零部件，最終在蘇州工廠組裝而成,。這次現(xiàn)身青浦的3D打印房屋就是在蘇州打印好后搬運到上海的,�,！耙阅壳暗募夹g，三層以下的房子,，可以直接整棟打�,。怀�過三層以上的房子,，則一般先在工廠打印構件,，再運到現(xiàn)場進行拼接�,！�
    試想,，能夠打印整棟房子，這打印機本身該是多么的巨大,？據(jù)悉,，這臺超級打印機是企業(yè)的最高商業(yè)機密，外人都無緣一見,。不過,，馬義和透露說，這臺機器呈長方形,，高6.6米,，寬10米，完全拉開足有150米長,。另據(jù)有幸見到這臺巨型打印機視頻的人士透露,，這臺“巨無霸”型打印機，其底面占地面積足有一個籃球場那么大,，高度足有三層樓高,。
打出來的房子結實嗎？
比傳統(tǒng)建筑更輕更堅固
    說起來,，房子歸根結底還是讓人住的,。按照我國的現(xiàn)狀，一般住宅產(chǎn)權是70年,，房屋的安全性至關重要,。那么，3D打印出來的房子能不能夠達到傳統(tǒng)建筑方法的技術指標,？
    馬義和介紹說,，前面也提到，能夠打印出房子,，最關鍵還是在油墨,，經(jīng)過特殊玻璃纖強化處理的混凝土材料，其強度和使用年限大大高于鋼筋混凝土。另外,，為使部件的重量相對較輕,，房屋采用了空心墻體。電腦制作的3D模型為此提供樣板,，操作人員可以預留門窗等部件的位置,，水電等管線可以在空心墻體中自由布置。
    空心墻體的優(yōu)勢在于,，不但大大減輕了建筑本身的重量,，建筑商還可以在其空空的“腹中”填充保溫材料，讓墻體成為整體的自保溫墻體,；通過不同需求,，可任意設計墻體結構，預留“梁”與“柱”澆筑的空間,，一次性解決墻體的承重結構問題,。“3D打印出來的建筑,，比傳統(tǒng)建筑要輕50%,，自然也更加牢固。 ”

比傳統(tǒng)建筑節(jié)省多少？
節(jié)約建材一半以上節(jié)約人工70%-80%
    和傳統(tǒng)的建筑相比，3D打印的一大優(yōu)勢在于：又快又省錢�,！巴瑯邮墙ㄔO兩層高的建筑,，傳統(tǒng)方法要用一個多月的時間，而3D打印幾個小時就能開發(fā)完成,。”根據(jù)馬義和的測算，這種打印速度比傳統(tǒng)的建筑方式可節(jié)約工期60%-70%,、節(jié)約建筑材料50%-60%、節(jié)約人工70%-80%,。
    既然3D打印的房屋,，需采用更高標準的建筑材料，那么會不會導致建筑成本的增加呢,？對此,，馬義和解釋說，特殊的材料制成成本勢必會比傳統(tǒng)建筑材料成本要高,，但因為用量少,，所以整體成本不會更高。
打印工具
3D超級打印機、一張圖紙,、一臺電腦,、就地取材制造的“油墨”。
神秘打印機
呈長方形,，高6.6米,，寬10米，完全拉開足有150米長,。
打印建筑的油墨是以高標號水泥與玻璃纖維為主方便面式外表紋理,，也能打印出波浪形肌理、平滑表面等各種外立面造型房屋采用了空心墻體,，重量較輕可以在空心墻體中填充保溫材料,，讓墻體成為整體的自保溫墻體可任意設計墻體結構，預留“梁”與“柱”澆筑的空間,，一次性解決墻體的承重結構問題可以預留門窗等部件的位置,，水電等管線可以在空心墻體中自由布置
比較
同樣是建設兩層高的建筑
傳統(tǒng)方法要用一個多月的時間而3D打印幾個小時就能開發(fā)完成這種打印速度比傳統(tǒng)的建筑方式可節(jié)約工期60%-70%、節(jié)約建筑材料50%-60%,、節(jié)約人工70%-80%
可以打印各種房型
    記者獲悉,，目前這臺超級3D打印機，不但能打印簡單的標準建筑,，還能打印出各種房型,，也能打印出比如波浪形肌理、平滑表面等各種外立面造型的房屋,，讓建筑的藝術性通過3D打印技術一次性實現(xiàn),。
不適合遠距離運輸
    當然，有優(yōu)勢也有劣勢,。馬義和坦言,，目前的不足在于，房子的建材不適合遠距離運輸,�,！拔覀冇幸粋�計劃，就是在全國間隔300公里的范圍內建廠,，預計將建100個工廠,。就地取材，就地制造,，就地銷售,。”
最大亮點
對建筑垃圾進行再利用
節(jié)約資源,、保護環(huán)境
    隨著工業(yè)化,、城市化進程的加速，建筑業(yè)也同時快速發(fā)展，相伴而產(chǎn)生的建筑垃圾日益增多,，中國建筑垃圾的數(shù)量已占到城市垃圾總量的1/3以上,。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2011年,，中國城市固體生活垃圾存量已達70億噸,，可推算建筑垃圾總量為21億至28億噸，每年新產(chǎn)生建筑垃圾超過3億噸,。如采取簡單的堆放方式處理,，以500-600噸/萬平方米的標準推算，到2020年,，我國還將新增建筑面積約300億平方米,，這也就說明每年新增建筑垃圾的處理都將占1.5億至2億平方米用地。
    馬義和表示,，3D打印建筑的“油墨”的另一個核心就是建筑垃圾的再利用,，包括工業(yè)垃圾、尾礦,�,！皩⒊鞘兴�有建筑垃圾��(jīng)過處理回收到建筑中去，使建筑更加環(huán)保,、節(jié)能,、耐久�,！�
理性思考
3D打印房屋未來道路還很長
主材料在一些國家禁止建筑大量使用
    不過,，對于如此大手筆的規(guī)劃，也有人表示了擔憂,。日前，同濟大學建筑系教授來增祥表示,，3D打印在建筑新材料開拓和建筑工藝上的創(chuàng)新探索值得稱贊,，不過3D打印房屋要真正普及，恐怕還需斟酌,。比如該3D打印的“油墨”的構成主要是高標號水泥和玻璃纖維,。而據(jù)他所知，某些國家禁止建筑大量使用玻璃纖維,，因為玻璃纖維會影響人體呼吸系統(tǒng),。高強度水泥未來的回收也有困難，目前我國高層住宅普遍使用的是鋼筋混凝土或全鋼結構,，其中鋼鐵可以回收,，因此傳統(tǒng)建筑材料在未來的一段時期內依舊有很大優(yōu)勢。
    此外，建筑不僅光有外在的形態(tài),，特別是人居住宅,，更需要對內部結構、綜合強度,、剛度,、防火性、使用年限等多方面進行綜合考量,。而“油墨”的承載力強度,、耐久性等各項指標是否符合標準，還有待相關部門的權威檢測和認證,。
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