3D打印房屋已成為現(xiàn)實(shí)

幾年前,，用打印機(jī)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(zhǎng)150米的打印機(jī),、一種特殊的“油墨”、一臺(tái)電腦,、一個(gè)按鍵,，真的輕輕松松打印出了一棟棟真實(shí)的可以居住的房子。
    近日,，上海張江高新青浦園區(qū)內(nèi)的3D打印建筑正式揭開神秘面紗：在園區(qū)內(nèi)的一片空地上,，10幢一至兩層的毛坯新房錯(cuò)落安置，其中最大的一幢兩層建筑長(zhǎng)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(tái)3D打印機(jī)打印出來的,。
    更令人驚嘆的是,，這些房子“建成”總共只花費(fèi)了24個(gè)小時(shí)，而且還是被用3D打印機(jī)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(jiǎn)單裝修后用作園區(qū)的辦公房,。
技術(shù)解析
“打印”材料是啥,？
以高標(biāo)號(hào)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(gè)個(gè)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(gè)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(gè)模塊進(jìn)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(qiáng)度和耐久性上是否經(jīng)得起考驗(yàn)還是一個(gè)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(tái)超級(jí)3D打印機(jī),，又是憑什么來“整棟打印房屋”的呢？
    這臺(tái)3D超級(jí)打印機(jī)的發(fā)明人,、上海盈創(chuàng)裝飾集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng)馬義和透露,，能夠打印出房子，最關(guān)鍵還是在油墨,，也是其“核心武器”：“打印建筑的油墨是以高標(biāo)號(hào)水泥與玻璃纖維為主,，依靠自主研發(fā)的打印機(jī)設(shè)備連續(xù)線性擠出式打印而成�,！�

怎樣進(jìn)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(bào)曾多次報(bào)道過3D打印機(jī)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(gè)原理對(duì)這臺(tái)超級(jí)3D打印機(jī)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(jié)劑澆灑到數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的那些區(qū)域,，澆到“墨水”的地方,，沙石材料會(huì)在24小時(shí)內(nèi)完成固化�,！罢麄�(gè)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(chǎng)打印時(shí)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(jìn)行二次“打印”灌筑,，連成一體。
    馬義和透露說,，整個(gè)打印過程,，只需要一張圖紙、一臺(tái)電腦,、就地取材制造的“油墨”足矣,。
超級(jí)3D打印機(jī)有多大？
占地約有一個(gè)籃球場(chǎng)大
    馬義和表示,，這臺(tái)3D打印機(jī),，其研究了整整12年。前幾年對(duì)它完成了設(shè)計(jì)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(yùn)到上海的,�,！耙阅壳暗募夹g(shù)，三層以下的房子,，可以直接整棟打印,；超過三層以上的房子,，則一般先在工廠打印構(gòu)件，再運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼接,�,！�
    試想，能夠打印整棟房子,，這打印機(jī)本身該是多么的巨大,？據(jù)悉，這臺(tái)超級(jí)打印機(jī)是企業(yè)的最高商業(yè)機(jī)密,，外人都無緣一見,。不過，馬義和透露說,，這臺(tái)機(jī)器呈長(zhǎng)方形,，高6.6米，寬10米,，完全拉開足有150米長(zhǎng),。另據(jù)有幸見到這臺(tái)巨型打印機(jī)視頻的人士透露，這臺(tái)“巨無霸”型打印機(jī)，其底面占地面積足有一個(gè)籃球場(chǎng)那么大,，高度足有三層樓高,。
打出來的房子結(jié)實(shí)嗎？
比傳統(tǒng)建筑更輕更堅(jiān)固
    說起來,，房子歸根結(jié)底還是讓人住的,。按照我國的現(xiàn)狀，一般住宅產(chǎn)權(quán)是70年,，房屋的安全性至關(guān)重要,。那么，3D打印出來的房子能不能夠達(dá)到傳統(tǒng)建筑方法的技術(shù)指標(biāo),？
    馬義和介紹說,，前面也提到，能夠打印出房子,，最關(guān)鍵還是在油墨,，經(jīng)過特殊玻璃纖強(qiáng)化處理的混凝土材料，其強(qiáng)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(duì)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(yù)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(shì)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(shè)計(jì)墻體結(jié)構(gòu),，預(yù)留“梁”與“柱”澆筑的空間,，一次性解決墻體的承重結(jié)構(gòu)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(shì)在于：又快又省錢,�,！巴瑯邮墙ㄔO(shè)兩層高的建筑，傳統(tǒng)方法要用一個(gè)多月的時(shí)間,，而3D打印幾個(gè)小時(shí)就能開發(fā)完成,。”根據(jù)馬義和的測(cè)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(biāo)準(zhǔn)的建筑材料，那么會(huì)不會(huì)導(dǎo)致建筑成本的增加呢,？對(duì)此,，馬義和解釋說，特殊的材料制成成本勢(shì)必會(huì)比傳統(tǒng)建筑材料成本要高,，但因?yàn)橛昧可�,，所以整體成本不會(huì)更高。
打印工具
3D超級(jí)打印機(jī),、一張圖紙,、一臺(tái)電腦、就地取材制造的“油墨”,。
神秘打印機(jī)
呈長(zhǎng)方形,，高6.6米，寬10米,，完全拉開足有150米長(zhǎng),。
打印建筑的油墨是以高標(biāo)號(hào)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(shè)計(jì)墻體結(jié)構(gòu),，預(yù)留“梁”與“柱”澆筑的空間，一次性解決墻體的承重結(jié)構(gòu)問題可以預(yù)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(shè)兩層高的建筑
傳統(tǒng)方法要用一個(gè)多月的時(shí)間而3D打印幾個(gè)小時(shí)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(tái)超級(jí)3D打印機(jī),，不但能打印簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)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(shù)性通過3D打印技術(shù)一次性實(shí)現(xiàn)。
不適合遠(yuǎn)距離運(yùn)輸
    當(dāng)然,，有優(yōu)勢(shì)也有劣勢(shì),。馬義和坦言，目前的不足在于,，房子的建材不適合遠(yuǎn)距離運(yùn)輸,。“我們有一個(gè)計(jì)劃,，就是在全國間隔300公里的范圍內(nèi)建廠,，預(yù)計(jì)將建100個(gè)工廠。就地取材,，就地制造,，就地銷售�,！�
最大亮點(diǎn)
對(duì)建筑垃圾進(jìn)行再利用
節(jié)約資源,、保護(hù)環(huán)境
    隨著工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加速,，建筑業(yè)也同時(shí)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(jì)數(shù)據(jù)顯示,，截至2011年，中國城市固體生活垃圾存量已達(dá)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(jiǎn)單的堆放方式處理,，以500-600噸/萬平方米的標(biāo)準(zhǔn)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(gè)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(zhǎng)
主材料在一些國家禁止建筑大量使用
    不過，對(duì)于如此大手筆的規(guī)劃,，也有人表示了擔(dān)憂,。日前，同濟(jì)大學(xué)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(gòu)成主要是高標(biāo)號(hào)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?yàn)椴ＡЮw維會(huì)影響人體呼吸系統(tǒng),。高強(qiáng)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(jié)構(gòu),，其中鋼鐵可以回收,，因此傳統(tǒng)建筑材料在未來的一段時(shí)期內(nèi)依舊有很大優(yōu)勢(shì)。
    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(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu),、綜合強(qiáng)度、剛度,、防火性,、使用年限等多方面進(jìn)行綜合考量。而“油墨”的承載力強(qiáng)度,、耐久性等各項(xiàng)指標(biāo)是否符合標(biāo)準(zhǔn),，還有待相關(guān)部門的權(quán)威檢測(cè)和認(rèn)證。
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