3D打印建房子

To Build Houses with 3D Printing

China Business Focus (Chinese) - - Company & Industry 公司产经 - ◎文/CBF记者 凌云霄

用打印机来盖房?不要一砖一瓦,只要一台3D打印机,就能在24小时内“兴建” 10间房?近日,号称“全球首批3D打印实用建筑”的10幢3D打印建筑在上海张江高新青浦园区内正式交付使用。

《中国经贸聚焦》记者了解到,这些“打印”出来的建筑墙体是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”,按照电脑设计的图纸和方案,经一台大型的3D打印机层层叠加喷绘而成,10幢小屋的建筑过程仅花费24小时。

3D打印建筑究竟会带来怎样的革命?建筑学专家认为,作为全球建筑革命的热点,3D打印改变了传统的建筑施工工艺,从环保节能省时省力角度看,有其创新意义。不过新型“油墨”打印的建筑,其刚度、强度和耐久性等综合

性能还待进一步验证。

“油墨”来自建筑垃圾

3D打印出来的房子什么模样?在青浦区民惠三期动迁基地项目指挥部的院子里,分布了10栋灰色外墙的小型房子,一栋用作门卫室,还有的则分别用作指挥部、项目部、施工监理、财务部、小会议室等。据介绍,面积最小的24平方米,最大的60平方米。这些房子基本都是一层建筑,只有一栋为两层建筑。

与传统建筑相比,3D打印出来的房子,到底有什么不一样?据已经在其中办公的人员介绍,除了看起来小一点,使用起来没什么两样,墙体也是混凝土结构的,可以隔音、隔热、防潮,但夏天生活在里面仍要装空调。

仔细研究这些房子,每一面墙内外都是不平整的,就像加厚的书页层层叠加起来,墙面留下了一道道混凝土突起的痕迹。

“这就是3D打印的痕迹。”这批房子的研发生产商——盈创新材料(上海)有限公司董事长马义和介绍,打印自建筑的底部开始,建筑油墨从打印机的喷嘴里浇洒下来,一层进入固化阶段之后,就能在其上添加新的一层,逐层向上。

马义和表示,3D打印建筑的核心技术在油墨,而盈创公司在全球第一家研发出了建筑3D打印的万能油墨混凝土,原材料主要来源于建筑垃圾、矿山尾矿等,通过技术处理、加工、分离,使之成为3D打印建筑“油墨”的原材料。

据介绍,第一栋3D打印的房子,就采用了拆迁的建筑垃圾分离出占70%的再生石作为油墨。马义和表示,“油墨”是一种经过特殊玻璃纤维强化处理的混凝土材料,其强度和使用年限大大高于钢筋混凝土。

“由于采用了独特的配方,液体状的油墨在打印过程中不会塌下来,而能够迅速固化,整个建筑8小时就能出厂。”上海盈创建筑科技限公司市场部沈闰霁告诉《中国经贸聚焦》记者,此外,油墨中还添加了玻璃纤维,可以取代钢筋的作用。因此,打印1到3层的房子,基本无需再采用钢筋。

本刊记者了解到,第一栋房子是在工厂里整体打印出来的,打印的横截面是包括地基、两面墙体和两面屋檐在内的五边形,“躺”在地上,从底部一层层打印、叠加上去,打印完成后再竖起来,就成了前后通风的房子,最后再安装两面的玻璃门。

其中,只有3栋房子是整体打印的,其他房子的打印部分主要是两面墙体,之后再安装、施工而成。对此,马义和解释说,因为工厂和打印机都在苏州,打印一整栋的房子,会给运输带来一定困难;而打印出墙体、门窗等建筑结构件,然后再到现场进行安装,也并不复杂。

环保且成本低

“将建筑垃圾变废为宝,让建筑工人做更体面的工作,让建筑成本降低50%,让更多人住得起房子,房型家具私人定制,让水更清天更蓝……” 随着这批3D打印建筑的交付使用,其研发者马义和也被冠上“全国3D打印建筑第一人”的名号。

据其介绍, 3D打印最大的亮点,就是把建筑垃圾再利用,同时让新建筑不会产出新的建筑垃圾。“今后建 筑过程将大大降低扬尘和污染,建筑工地不会再是一片狼藉,城市空气质量也会得到改善。”

与传统建筑行业相比, 3D打印的建筑不但建材质量可靠,还可节约建筑材料30%-60%、缩短工期50%-70%、减少人工50%-80%……据他测算,打印至少能使建筑成本降低50%以上,让更多人住得起房子,这也让3D打印建筑相比传统住房具有了价格优势。

那么3D打印的房子牢度如何?“由于原材料是高强度混凝土,这种房子并不比传统建筑的强度和安全性差,生命周期照样可以达到三五十年。因此, 3D打印建筑的用途也不局限于临时用房,还可以普及到各种类型的房屋。”沈闰霁说。

她透露,不久的将来,高层建筑也可以采用3D打印技术。打印出来的各种建筑结构件,可以吊到高层进行安装;或者,在打印出来的空心墙体外壳或空心柱子中,再灌注钢筋混凝土等,施工简单了,但建筑强度大大增加。

“如果是整栋25层的住宅楼,只要打好地基,仅十天半月即可完成整栋楼的建筑框架。之后安装好门窗,排好各类电线管道,再由打印机打印出整体的复合地板和家具,业主一个多月就可拎包入住。”马义和说,这绝不是未来的梦想,而是现今已经实现了的技术。

同时,油墨控制技术和3D打印机,也至关重要。有了高超的控制技术,各种复杂的异型建筑和结构件都可以直接打印出来。

实际上,盈创公司已经获得了80

3D打印最大的亮点,就是把建筑垃圾再利用,同时让新建筑不会产出新的建筑垃圾。

多项国家专利,除了油墨,还在全球第一家研发出了最大的建筑3D打印机,宽度在10米,高度为6.6米,长度为150米。现在,其苏州工厂里已有2台超大型建筑3D打印机,可以整体打印房屋;同时,还有4台建筑3D连续打印机,一天可以打印1万平方米的石材,一条流水线就相当于一座矿山。

“现在,你看中了外滩的哪栋建筑,或者喜欢全球哪套品牌家具,只要用照相机拍下来,将设计图纸输入电脑,很快就可拷贝不走样地打印出来。”马义和对未来充满信心。

还有很长路要走

3D打印的房子是否为一种噱头?如果在不久的将来推出3D打印住宅,有人会买吗?

面对如此的疑问,马义和回答说,在他眼里, 3D打印不仅是一种全新的建筑方式,更是一种颠覆传统的建筑模式。它更加坚固耐用、保护环 境、高效、节能,不仅解放人力,还能大大降低建造成本,造出普通百姓都能住得起的房子。

据了解,目前,不少房地产开发商已与盈创公司开展合作,主要生产3D打印的装饰墙、结构墙、保温墙等。

因青浦打印建筑的亮相,马义和成为建筑业内的关注热点。接下来,盈创公司将在青浦区打造一座建筑3D打印产业园,其中5万平方米的建筑都将自行打印出来;同时,建立城市建筑垃圾处理中心,研发示范建筑3D打印的相关设备和一体化技术等。

而他的下一步计划,将在全国寻找合作方,在全国间隔300公里范围内建100家梦工厂,今后就地取材,就地制造油墨,就地打印。

不过,对于如此大手笔的规划,也有人表示了担忧。有专家表示,虽然在理论上运转良好,但当规模变大后,可能会突然失效。在很长的时间 里, 3D打印房屋可能只会用在一些临时建筑上。

同济大学建筑系教授来增祥表示, 3D打印在建筑新材料开拓和建筑工艺上的创新探索值得称赞,不过3D打印房屋要真正普及,恐怕还需斟酌。比如该3D打印的“油墨”的构成主要是高标号水泥和玻璃纤维。

而据他所知,某些国家禁止建筑大量使用玻璃纤维,因为玻璃纤维会影响人体呼吸系统。高强度水泥未来的回收也有困难,目前中国高层住宅普遍使用的是钢筋混凝土或全钢结构,其中钢铁可以回收,因此传统建筑材料在未来的一段时期内依旧有很大优势。

此外,建筑不光有外在的形态,特别是人居住宅,更需要对内部结构、综合强度、刚度、防火性、使用年限等多方面进行综合考量。来增祥认为“油墨”的承载力强度、耐久性等各项指标是否符合标准,还有待专家部门的权威检测和认证。

∧3D打印改变了传统的建筑施工工艺,从环保节能省时省力角度看,有其创新意义

∧建筑不光有外在的形态,特别是人居住宅,更需要对内部结构、综合强度、刚度、防火性、使用年限等多方面进行综合考量

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