干貨——楊繼全：3D打印建筑與傳統(tǒng)建筑將會(huì)融為一體

3D打印應(yīng)用在建筑領(lǐng)域的時(shí)間還比較短，也就是最近幾年才開始,。近期,，媒體有關(guān)3D打印建筑的相關(guān)報(bào)道不斷走進(jìn)人們的視野,。但是,，專業(yè)研究3D打印的資深專家的采訪中獲悉,，現(xiàn)在關(guān)于一些3D打印在建筑上的工作絕大部分還是處于一個(gè)探索性的初創(chuàng)期，是屬于概念性的建筑模型,，還沒有一個(gè)具有功能性的,、真正實(shí)際意義上的實(shí)體建筑。

南極熊認(rèn)為,，近來,，雖然建筑3D打印行業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭相當(dāng)不錯(cuò) ,，建筑3D打印機(jī)的性能越來越好，已經(jīng)可以建造出實(shí)用的房屋了,，而且世界多國(guó)對(duì)這個(gè)行業(yè)的支持都在加大,。但是由于技術(shù)不成熟，而且有局限性,，材料等也沒有達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)可,，3d打印建筑還有很長(zhǎng)的一段路要走。

中國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟顧問,、江蘇省三維打印裝備與制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任,、南京師大電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院副院長(zhǎng)楊繼全認(rèn)為,，要想3D打印在建筑領(lǐng)域中大顯身手，實(shí)現(xiàn)未來生態(tài)化建設(shè)中不可或缺的得力助手這個(gè)終極目標(biāo)。

3D打印對(duì)建筑領(lǐng)域是一種革命還是“曇花一現(xiàn)”的新技術(shù),？

目前,，中外有一種聲音，認(rèn)為3D打印對(duì)于建筑領(lǐng)域來說具有一種革命性的意義,。楊繼全認(rèn)為,，3D打印對(duì)于建筑領(lǐng)域而言，它是有一定的創(chuàng)新性,，但是否如外界所說的那樣真正具有革命性的意義,，還要取決于今后在技術(shù)上的發(fā)展趨勢(shì)。比如,，能否在關(guān)鍵核心技術(shù)上有所突破,，能否同時(shí)推進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)化政策的出臺(tái)，能否在推廣和普及化的實(shí)際應(yīng)用中有所進(jìn)展等等因素,，都決定了3D打印對(duì)建筑領(lǐng)域到底是一種革命,，還是一種“曇花一現(xiàn)”的新技術(shù)。

從總體上而言,，3D打印出來的建筑相對(duì)于傳統(tǒng)的建筑,，楊繼全認(rèn)為具有以下幾大突出的優(yōu)勢(shì)。

第一,、打印出來的建筑,，從理論上說，它比傳統(tǒng)的建筑抗沖擊度會(huì)更強(qiáng),。因?yàn)榇蛴〕鰜淼慕ㄖ�從頭到尾只是相當(dāng)于一個(gè)“零件”,，而傳統(tǒng)建筑則是由千百萬個(gè)（或者塊）不同的磚頭、混凝土以及石塊等“零件”組成,。

第二,、打印出來的建筑是自由式的,。它在設(shè)計(jì)以及打印的時(shí)候，給予了設(shè)計(jì)師在創(chuàng)作思路上很大的自由發(fā)揮空間,。比如內(nèi)部中空的,，中間做成一些孔洞的，任意形狀的管道等等,。

第三,、打印出來的建筑具備功能與藝術(shù)融于一體的特點(diǎn)。比如說,，打印出來的房子,，它不是一個(gè)傳統(tǒng)的四四方方的建筑，而是一種看上去充滿了藝術(shù)感的造型,。在藝術(shù)體現(xiàn)上發(fā)揮打印建筑的所長(zhǎng),，楊繼全覺得這也許是未來發(fā)展的一個(gè)方向或者重點(diǎn)。

第四,、在建造時(shí)間,、成本控制、環(huán)保性,、節(jié)能方面,，打印的建筑都比傳統(tǒng)的建筑具有一定的優(yōu)勢(shì)。


盡管3D打印的建筑比傳統(tǒng)的建筑具有以上這些理論優(yōu)勢(shì),，但是,，在真正實(shí)際應(yīng)用上，楊繼全坦言,，它還需要一個(gè)驗(yàn)證的過程,。而且，雖然3D打印出來的建筑相對(duì)于傳統(tǒng)建筑而言,，它的劣勢(shì)目前還不太明顯,，但是，它畢竟還沒形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)化,，從理論上而言,，它還是具有以下一些劣勢(shì)：

第一、抗拉性弱,。從理論上而言,，因?yàn)闆]有鋼筋，它的抗拉性相對(duì)于有鋼筋的傳統(tǒng)建筑而言,，可能會(huì)比較弱,。目前媒體報(bào)到的中外一些通過3D打印出來的建筑，基本上用的都是特種的混凝土。我們都知道,，特種的混凝土在受壓上具有比較好的承受力,，但是在受拉方面的承受力就比較弱。

第二,、沒有一套非常成熟的工藝與質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),。我們都知道，傳統(tǒng)建筑在整個(gè)建設(shè)過程中,，有一套非常成熟的工藝,，比如從前期的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、審核,、施工以及到后期的驗(yàn)收等,。相比之下，3D打印建筑的整個(gè)建設(shè)過程,，目前還沒有形成類似傳統(tǒng)建筑方面一樣的很完善的標(biāo)準(zhǔn)化工藝,。另外，3D打印的建筑,，它的安全和可靠性也沒有一個(gè)完整的評(píng)價(jià)體系,，即使打印出來了一個(gè)模型或者實(shí)物,，它在穩(wěn)定性,、可靠性、安全性等方面還沒有相關(guān)的法律法規(guī),、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)去保證,。這對(duì)于3D打印建筑未來的普及和應(yīng)用，還是存在著一定的障礙,。

3D打印建筑的成本與壽命

正如我們很關(guān)注傳統(tǒng)建筑的建造成本以及使用壽命一樣,，3D打印出來的建筑它的成本與壽命也是很多人所關(guān)注的方向。

我們都知道,，在傳統(tǒng)建筑中,，有一個(gè)很完善的成本核算標(biāo)準(zhǔn)。但是,，目前國(guó)內(nèi)外在3D打印建筑的技術(shù)上還不成熟,，不管是成本核算標(biāo)準(zhǔn)還是具體到某一個(gè)項(xiàng)目、某一類產(chǎn)品上,，它都沒有一個(gè)統(tǒng)一,、科學(xué)的核算標(biāo)準(zhǔn)。目前,，一些企業(yè)處于宣傳的目的,，他們可能有意識(shí)和選擇性地羅列出一些成本數(shù)據(jù)，這并不具有科學(xué)的說服力以及代表性。所以,，在這種情況下,，非常迫切需要我們?cè)谶@個(gè)行業(yè)里設(shè)立一個(gè)科學(xué)和標(biāo)準(zhǔn)的核算方法或體系，然后我們根據(jù)這個(gè)統(tǒng)一的核算標(biāo)準(zhǔn)去測(cè)算,，到底3D打印建筑的成本是多少,，這樣才更有說服力。據(jù)楊繼全的研究團(tuán)隊(duì)在目前實(shí)踐過程中所得出的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,，扣除設(shè)備本身與其它研發(fā)成本,，僅僅是建筑物施工、耗材,、人工等費(fèi)用,，3D打印建筑和傳統(tǒng)建筑的成本是相近的，沒有特別大的差異,。

3D打印出來的建筑,，它到底有多長(zhǎng)的使用壽命，這不是以目前業(yè)內(nèi)個(gè)別公司或者企業(yè)他們公布那些標(biāo)準(zhǔn)來判定,，它應(yīng)該是在一個(gè)科學(xué)和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下才能具體地估算出,。楊繼全表示，從理論上說,，雖然3D打印建筑的壽命會(huì)比傳統(tǒng)的建筑在使用壽命上有一定的延長(zhǎng)性,，但是，不同的建筑物造型它的使用壽命也是不一樣的,。如果是一棟幾米的小高層范圍內(nèi)的房子,，3D打印出來的建筑和傳統(tǒng)建筑相比，兩者之間的使用壽命時(shí)間相差不大,。

3D打印建筑的壁壘亟待打破

楊繼全表示,，從目前了解以及研究的情況來看，無論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外,，3D打印建筑在技術(shù)上有幾個(gè)核心的部分還未能得到有效的突破：

第一,、關(guān)鍵核心部分

1、軟件方面
首先是面向3D打印的建筑物造型設(shè)計(jì)軟件,，如何才能讓一個(gè)普通的設(shè)計(jì)師輕松地設(shè)計(jì)出符合打印要求的一個(gè)建筑實(shí)物,？其次就是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，僅有一個(gè)很好的外觀造型軟件還不夠,，在墻體,、內(nèi)部管道、電線的布置等屬于功能性的東西,，還需要一個(gè)結(jié)構(gòu)性的設(shè)計(jì)軟件來做支撐,。最后就是數(shù)據(jù)處理軟件,，當(dāng)設(shè)計(jì)師把造型和結(jié)構(gòu)都設(shè)計(jì)好后，他（她）怎么去打印,，這中間的數(shù)據(jù)處理應(yīng)該怎么做,？

2、專業(yè)的打印裝備
未來,，3D打印建筑的設(shè)備與現(xiàn)在我們傳統(tǒng)建筑當(dāng)中所使用的各種吊車,、輸送、攪拌等都不一樣,，需要有一個(gè)全新的,、適合打印建筑的設(shè)備及裝備。現(xiàn)在我們看到媒體報(bào)道的正在打印或者已經(jīng)打印完成的設(shè)備,，都是從傳統(tǒng)設(shè)備當(dāng)中做出改進(jìn)的,，還比較粗糙，無論是精度還是運(yùn)行速度以及效率上,，在我們看來,，它們還不具備真正意義上的3D打印建筑設(shè)備的相關(guān)功能和特點(diǎn)。所以,，專業(yè)的建筑打印設(shè)備這一空白,，亟需填補(bǔ)。

3,、建材耗材
相對(duì)于關(guān)鍵核心技術(shù)中的軟件和裝備部分而言,，材料比較成熟一些。現(xiàn)在打印建筑的材料大部分都是基于傳統(tǒng)的建材去做出改進(jìn),，比如說常用的混凝土的改進(jìn),，材質(zhì)比較單一,。雖然也有一些相關(guān)報(bào)道采用了玻璃纖維,、廢塑料、廢垃圾等,，但是楊繼全認(rèn)為這些材料不具備代表性,，以后也不太可能有很好的普及性。

另外,，相對(duì)于傳統(tǒng)建筑材料而言,，3D打印建筑材料的也有劣勢(shì)：為了保證效率和實(shí)踐，往往要求相關(guān)耗材要有非�,？斓哪�固速��,，但這樣一來就會(huì)造成一些隱患。我們都知道,，傳統(tǒng)的建筑材料凝固的過程比較長(zhǎng),，能夠有效的釋放建筑本身的內(nèi)應(yīng)力。3D打印的建筑因?yàn)楹牟哪�固時(shí)間過快，自身所形成的建筑內(nèi)應(yīng)力沒有得到有效釋放,，時(shí)間長(zhǎng)了,，當(dāng)這些內(nèi)應(yīng)力釋放出來后，可能就會(huì)造成建筑墻壁的損傷以及建筑整體性能的降低,。如何讓打印建筑的耗材能夠迅速和有效地釋放掉這些內(nèi)應(yīng)力,，也是未來業(yè)界需要研究和解決的問題。

所以,，要讓這些打印建筑的材料形成系列化,、多樣的產(chǎn)品，業(yè)界的工作還有很長(zhǎng)的路要走,。

第二,、關(guān)鍵核心部分以外相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

目前，3D打印建筑在技術(shù),、質(zhì)量以及成本等方面,，相關(guān)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)的空白對(duì)于整個(gè)行業(yè)來說都是一個(gè)很大的欠缺。如何形成一套科學(xué)可靠的標(biāo)準(zhǔn)體系對(duì)于3D打印建筑在未來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展至關(guān)重要,。

3D打印建筑設(shè)計(jì)師的影響

從楊繼全的研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在做的工作來看,，建筑打印對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)師職業(yè)所造成的影響還是很明顯的。首先,，因?yàn)楝F(xiàn)在很多設(shè)計(jì)師在創(chuàng)作過程中,，往往只考慮結(jié)構(gòu)、施工以及造價(jià)等工程性因素,，所以用的都是一種平面的設(shè)計(jì)工具以及思維,。但是3D打印建筑在設(shè)計(jì)的過程中就已經(jīng)考慮到未來整個(gè)建筑物的功能、材料,、美學(xué),、力學(xué)、生態(tài),、環(huán)保,、施工以及造價(jià)等各方面的因素，所以,，它會(huì)要求設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中要考慮得更多,、更全面。其次,，現(xiàn)在3D打印建筑還沒有專門的相關(guān)軟件,，往往需要通過其他行業(yè)的一些軟件去做一些轉(zhuǎn)接和借鑒，這對(duì)于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)師來說是一個(gè)挑戰(zhàn),。包括現(xiàn)在用的一些3D打印的軟件,，它不是專門針對(duì)建筑設(shè)計(jì)的,，幾乎沒有太多直接就能用的功能，設(shè)計(jì)師還需要花時(shí)間去熟悉,。

盡管3D打印建筑給設(shè)計(jì)師帶來了不少煩惱,，但不可否認(rèn)，它還是有其積極性的一面的,。使用3D打印建筑會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念起到了一個(gè)很好的提升作用,，他們知道可能這樣設(shè)計(jì)出來的造型也很漂亮，還能與用戶,、媒體或者接收方共同去討論這個(gè)作品,。

所以，未來在建筑實(shí)體打印的真正普及上,，不但給設(shè)計(jì)師的就業(yè)和工作內(nèi)容帶來很大的改變,，還會(huì)給他們帶來更高的要求。

從三個(gè)方面著手推動(dòng)3D打印建筑的普及和推廣

如果真的想讓3D打印建筑這個(gè)還在搖籃中的行業(yè)最終能形成產(chǎn)業(yè)化,，而不是“曇花一現(xiàn)”,，未來就必須要對(duì)3D打印建筑進(jìn)行推廣和普及。楊繼全認(rèn)為,，目前不妨從以下幾個(gè)方面著手：

第一,、在關(guān)鍵核心技術(shù)方面，要真的靜下心來踏踏實(shí)實(shí)的攻克一些技術(shù)難關(guān),。包括相關(guān)專用設(shè)計(jì)軟件,、成型的建筑打印裝備、真正適用于打印建筑的材料等,，要取得突破性的進(jìn)展,。

第二、政府要出臺(tái)一系列相關(guān)產(chǎn)業(yè)扶持政策,，鼓勵(lì)創(chuàng)新,。俗話說得好，市場(chǎng)有需求,，行業(yè)才能發(fā)展,。能不能有一些示范性以及推廣型的項(xiàng)目去促進(jìn)新的技術(shù)在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)里面的應(yīng)用，哪怕是一些點(diǎn)上的應(yīng)用與創(chuàng)新,，從而形成“以點(diǎn)帶面式”的推廣，這是值得政府聯(lián)合企業(yè)以及科研院所一起去做的事情,。

第三,、政府有關(guān)部門以及科研院所要聯(lián)合起來制定3D打印建筑的國(guó)家或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。如果我們國(guó)家不走在外國(guó)的前面,，那么3D打印建筑這個(gè)對(duì)于中外差距相對(duì)較小的新興市場(chǎng),，就會(huì)被別人所占領(lǐng),。

3D打印建筑未來的發(fā)展趨勢(shì)

居住對(duì)于人來說，還是一個(gè)基本的需求,。而對(duì)于3D打印建筑而言,，楊繼全表示，它未來發(fā)展的重點(diǎn)不僅僅是一個(gè)居住,，更多的方向,，可能還是在個(gè)性化的藝術(shù)上。比如說大型的城市雕塑,、自然景觀,、甚至是酒店，它們都會(huì)有不同的特征,，它希望能給人們營(yíng)造一種更好的理念,，而這恰恰也是3D打印建筑更多的應(yīng)用，遠(yuǎn)比我們打印一棟房子的普及量和需求量會(huì)更大一些,。這個(gè)也是現(xiàn)在業(yè)內(nèi)逐漸形成的一個(gè)概念：未來3D打印在建筑領(lǐng)域不僅僅是只能打印一些小的,、精密性的東西以及房子，它還會(huì)朝著打印大型的雕塑,、模型,、藝術(shù)體等方向發(fā)展。

因此,，楊繼全認(rèn)為,，3D打印建筑在未來會(huì)朝著以下3個(gè)趨勢(shì)發(fā)展：

1、要和傳統(tǒng)建筑融為一體

從長(zhǎng)遠(yuǎn)的趨勢(shì)上來說,，3D打印建筑經(jīng)過現(xiàn)在的創(chuàng)新階段,、未來的補(bǔ)充階段、并存階段以及主流階段,，最終將會(huì)和傳統(tǒng)的建筑融為一體,，因?yàn)檫@個(gè)趨勢(shì)在現(xiàn)在已經(jīng)開始逐漸露出端倪了。比如說現(xiàn)在的一些傳統(tǒng)的通用建筑,，它們更多地是采用相關(guān)機(jī)器來建造,，而3D打印的建筑，也是通過相關(guān)機(jī)器來建造,。兩者的建造機(jī)器之間,，只是運(yùn)作的原理和方式不太一樣而已。所以,，楊繼全表示,，經(jīng)過若干年的發(fā)展，傳統(tǒng)建筑和3D打印建筑是會(huì)融為一體的,，而且還會(huì)催生出更多的相關(guān)新型裝備,、建材,、設(shè)計(jì)方法與方案。

2,、在個(gè)性化與藝術(shù)化方向,，與人的生活和工作融為一體

以后，我們居住的一個(gè)環(huán)境可能不再是現(xiàn)在一個(gè)呆板,、單調(diào)的混凝土建筑,，而是一個(gè)內(nèi)外都處充滿著各種豐富的藝術(shù)感的空間。比如說,，不管是建筑外表還是內(nèi)部構(gòu)造,，只要您能想得到的，哪怕是稀奇古怪的各種造型,，3D打印出來的建筑都能讓你夢(mèng)想成真,。

3、朝著建筑的生態(tài)化方向發(fā)展

我們現(xiàn)在也在探索和研究“生態(tài)化在未來或?qū)⒊蔀榻ㄖ�的一個(gè)使命”的理念,。如果未來的建筑在設(shè)計(jì)的過程中（包括建材在研發(fā)的過程中）,，都去塑造一種生態(tài)的概念，那么3D打印出來的建筑就不會(huì)是一棟房子,，可能是一棵與自然景觀融為一體的巨型的生態(tài)型的樹,。另外，生態(tài)型的建筑不僅僅體現(xiàn)在材料的可回收利用上,，還體現(xiàn)在材料可生長(zhǎng)方面（類似現(xiàn)在的樹）——這也是我們和很多建筑設(shè)計(jì)師在交流與探討的時(shí)候所認(rèn)同的結(jié)論,。大家都認(rèn)為，如果我們能在建材上做更多的文章,，就能夠賦予這棟外表像樹一樣,、能夠吸入二氧化碳并且吐出氧氣的建筑一個(gè)“生命”。雖然這個(gè)路還很長(zhǎng),，但是,，很多設(shè)計(jì)師和研發(fā)人員還是希望未來能實(shí)現(xiàn)這個(gè)終極目標(biāo)。

作者簡(jiǎn)介：楊繼全
1973年9月出生,，江蘇省三維打印裝備與制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任,，江蘇敦超電子科技有限公司董事長(zhǎng)，南京寶巖自動(dòng)化有限公司董事長(zhǎng),，南京師范大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院副院長(zhǎng),、副教授、碩士生導(dǎo)師,，獲南京理工大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)博士學(xué)位,，美國(guó)Clemson大學(xué)機(jī)械工程系訪問教授，南京市科技領(lǐng)軍人才計(jì)劃（“321”計(jì)劃）重點(diǎn)扶持項(xiàng)目獲得者,，江蘇省“青藍(lán)工程”優(yōu)秀青年骨干教師培養(yǎng)對(duì)象,，江蘇省“333”工程第3層次人才培養(yǎng)對(duì)象，江蘇科技創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師,，第十一屆南京好市民,，江蘇省三維打印產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副理事長(zhǎng)兼技術(shù)專家委員會(huì)副主任，中國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟顧問,。

自1996年起一直從事三維打印技術(shù)（也稱快速成型技術(shù),、快速成形技術(shù)、迭層制造,、增材制造等）的基礎(chǔ)研究,、技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化與應(yīng)用工作,，在數(shù)字化設(shè)計(jì)建模,、微滴噴射成型、高性能復(fù)合材料設(shè)計(jì)與制備,、三維打印成型工藝等方面積累了較為豐富的成果與經(jīng)驗(yàn),。

現(xiàn)擔(dān)任Journal of Materials Processing Technology、中國(guó)科技論文在線等雜志的評(píng)審專家,、國(guó)家自然科學(xué)基金評(píng)審專家,、江蘇省科技計(jì)劃函評(píng)專家、中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)會(huì)員,。

近五年先后主持了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,、江蘇省科技創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化（重大科技支撐）項(xiàng)目、江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化專項(xiàng)資金項(xiàng)目,、江蘇省科技支撐重大專項(xiàng),、江蘇省高技術(shù)攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目、江蘇省高校自然科學(xué)基金,、“211”工程項(xiàng)目,、國(guó)家財(cái)政部項(xiàng)目等多項(xiàng)課題，總經(jīng)費(fèi)超過3000萬元,。發(fā)表論文40余篇,，出版著作四部，獲得授權(quán)專利及軟件著作權(quán)40余項(xiàng),。主持研發(fā)的多個(gè)三維打印成型系統(tǒng),、自動(dòng)化裝備等分別獲得了全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽銀獎(jiǎng)、江蘇省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽金獎(jiǎng),、江蘇省青年科技創(chuàng)業(yè)大賽二等獎(jiǎng),、全國(guó)青年科技博覽會(huì)銅獎(jiǎng)。獲得2008年度江蘇省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng),、2013年度南京市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)1項(xiàng),。

來源：暢言網(wǎng)