未来3D打印多方申请的房子什么时候可以住？

2021-03-01 13:55
科技日报

图为世界上第一座3D打印的荷兰混凝土桥。图片来源：官网，《科学美国人》

图为3D打印架构未来蓝图。图片来源：兆网

马达加斯加世界第一家3D打印学校的渲染。图片来源：世界经济论坛官网

桥梁在以运河闻名的荷兰很常见。但是有四种特殊的桥：每一种都有26英尺长，而且都是由大型3D打印机用混凝土制成的。以这种方式建造的桥梁是世界上第一座，它于2017年10月17日诞生在荷兰南部的城镇格梅特。

从桌面到工地，3D打印作为技术革命的一部分，实现了将塑料等材料挤压成实体的目的。从2017年开始，美国、欧洲、亚洲的几家公司都“印刷”了公交候车亭和会议厅隔断，甚至整个住宅。

未来3D打印的应用不仅限于建筑行业。在教育、救灾、医疗等领域。造福人类的科技理念将在3D打印中得到充分体现。

3D打印，建筑业的“多面手”

3D建筑打印机的工作原理和家庭办公室的喷墨打印机很像，只是喷出的是混凝土而不是墨水。

喷嘴在轨道上来回运行，挤压方式由电脑控制，可以在需要的地方精确铺设一层一英寸厚的混凝土(或钢材或其他材料)。当缓慢移动的喷嘴到达其路径的末端(长达100英尺)时，这一层通常会变硬，刚好足以在第一层的顶部再铺一层。一层又一层，建起了家庭需要的墙。凭借精确的沉积模式，喷嘴还可以为窗户、门、公用管道和其他设计和结构腾出空间。

《科学美国人》报道3D打印架构最明显的优势之一就是速度快。建造一栋500平方英尺(约46.45平方米)的单层房屋需要大约24小时。

ICON是美国德克萨斯州一家专门从事3D打印架构的公司。其联合创始人兼首席执行官贾森巴拉德(Jason Ballard)表示：“在建造房屋时，3D打印机会考虑其结构、隔热、墙板、内外表面处理和管道系统。”一般来说，“通常需要代表5、6个不同行业的20个人工作几天”。

此外，建筑物的3D打印也减少了浪费。

据报道，一个典型的住宅建筑工地将产生约4吨垃圾。由于常规楼板施工中使用的混凝土是均匀涂抹的，所以无论在特定区域是否需要结构支撑，都会浪费一半左右。这对环境的破坏尤为严重，因为水泥作为混凝土的主要成分，约占我们二氧化碳排放量的7%。相比之下，3D打印机可以非常精确地改变结构的厚度，并且只在真正需要的地方使用混凝土。这个过程叫做拓扑优化。

数码打印结构是3D打印的另一个优势。这意味着呈现在计算机上的设计可以直接转换成打印机的指令。这消除了将设计转换成图纸的需要，从而减少了不必要的错误和麻烦，从而节省了成本并减少了延迟。

数字化还有一个额外的好处，就是消除了设计创意的障碍。建筑师可以以较低的成本提供定制或半定制的设计，而不必培训其他人来执行计划。

“打印机不在乎你想出什么样的设计。”荷兰埃因霍温理工大学的结构工程师西奥萨雷特(Theo Salete)说，他是印刷建筑的先驱，在荷兰建造了阿姆斯特丹大桥。“它不会因你的独创性而向你要价过高。”。

技术仍处早期阶段

当然，《科学美国人》报道3D打印建筑的技术还处于起步阶段，要扩大3D打印建筑的规模，还需要在技术和监管方面做更多的工作。对于前者，从业者还没有找到一种有效的方法来加固印刷机上的混凝土。在传统建筑中，这是通过铺设钢筋来完成的。

Salete认为，3D打印建筑最大的愿景是未来有新的混凝土配方或新的可挤出材料，在没有钢筋的情况下也足够坚固。例如，环氧树脂是一种潜在的候选物，它是一种聚合物，目前用于制造建筑中的粘合剂和涂料。

使用3D打印进行建筑质量检查的指南和施工程序规则也需要最终确定。萨雷特警告说，如果缺乏经验和粗心的建筑商接触到打印机，他们的建筑可能会有倒塌的危险。

现在3D打印架构是一个“无足轻重的事件”，低调，低成本。

例如，ICON在美国得克萨斯州奥斯汀市印制了一套房子，是为家庭设计的，价格为1万美元。然后，该公司还计划将一台打印机带到拉丁美洲，并在那里建造50栋低价房屋。

与此同时，萨雷特将在阿姆斯特丹开始建造一座90英尺（约合15米）高的桥，同时还将与人合作，在荷兰建造数座住宅。

《科学美国人》报道称，虽然这项技术仍处于早期阶段，但商业级3D打印建筑机可能会在未来十年从根本上改变建筑业。专家认为，它们可以将施工时间缩短一半，降低多达三分之一的成本，并提供更环保、更坚固的设计，还有更大的订制空间。

根据美国北极星市场研究公司的数据，随着这项技术的发展，预计到2026年，全球3D打印建筑市场将从2019年的460万美元扩大到149亿美元。