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3D打印房屋全球开花 大庇天下寒士?

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科技前沿

俄罗斯一公司仅用24小时造好一间房子 荷兰明年将建成小型3D打印居住社区

近年来,3D打印技术的发展可谓如火如荼。如今,3D打印房屋也逐渐走入人们的视野。事实上,早在2013年2月,英国伦敦Softkill Design建筑设计工作室就首次提出了3D打印房屋概念,如今,在俄罗斯、美国、法国、荷兰等地,3D打印房屋获得了快速发展:俄罗斯一家公司去年仅用24小时就打印好一间小房子;法国一户家庭今年7月住进了一幢试验性的3D打印房屋;荷兰计划明年竣工可供出租的3D打印房屋,并将建成小型3D打印居住社区。在人们或惊叹或怀疑的目光中,3D打印房屋已经向现实走来。

广州日报全媒体记者温俊华 实习生田甜 编译

上月,法国南特市的诺丁先生携妻子和3名孩子乔迁新居。他们的新家很特别,是一幢长弧形、面积95平方米的四居室单层建筑,配上雪白的墙,艺术范十足。但这还不是最特别的,最特别的是,这幢房子是3D打印出来的,诺丁先生一家由此成为世界上首户入住3D打印房屋的家庭。

这个名为Yhnova的3D打印房屋项目由南特大学、南特市政厅、Bouyges建筑公司等机构联合打造,目的是试验3D打印房屋的居住性能。据报道,南特大学的研究人员研制出一个带有4米长的机械臂的大型3D打印机,打印机用混凝土材料打印出了房屋的整体结构,打印过程大约持续54小时,之后,建筑公司又用了4个月的时间对房屋内部进行装修,安装包括门窗、屋顶、水电等基础设施。整幢房屋的成本为176000英镑(约154万元人民币),比传统建造方式节约20%的成本。

“2000年来,建筑的范式从来没有改变。现在,我们想要改变整个施工过程,现在正处在这个故事的开端。”南特市政府首席创新专家特里谢说。3D打印房屋的故事刚开始,但看上去已经足够精彩。

3D打印技术

简单来说,3D打印与普通打印的原理相同,普通打印只能在一个平面内进行打印,而3D打印则可以在平面的基础上进行纵向打印,通过材料的层层叠加,最终使物体成型。

3D打印建筑

利用工业机器人(大型3D打印机)逐层重复铺设材料层构建自由形式建筑结构,其工艺原理称为增材制造,通过逐层累积最终形成一个成品。其构成和传统打印机基本一样,都是由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等架构组成的。根据设计的完整三维模型数据,通过运行程序将材料分层打印输出并逐层叠加,最终将计算机上的三维模型变为建筑实物。

去年3月,俄罗斯开发商Apis Cor公司在莫斯科附近用3D打印机直接打印建造了一所面积约38平方米的圆形小房子,其内部隔间包括客厅、卧室和厨房,建筑过程只花了24小时,造价为1万美元。

今年6月,荷兰埃因霍温市启动“里程碑项目”,宣布将建造一个由5幢3D打印房屋组成的小型居住社区以供出租,首幢两居室单层房屋预计于明年年中建成。房屋设计图公布不到一周,已吸引20多个家庭报名申请租住。

今年3月,在美国得克萨斯州举行的一个行业展览上,美国建筑科技创业公司ICON现场展示了自己的3D打印建筑技术。房屋的建造使用了一种类似起重机的Vulcan3D打印机,只需建立一个房屋模型,再制作好水泥材料,然后打印机巨大的喷口就像挤牙膏一样把水泥一层一层地印出,整个打印时间不到24小时。展示房屋面积约60平方米,包括一间起居室、厨房、卧室、浴室和门廊。

大型建筑打印机:

突破面积高度限制

38平方米、60平方米、95平方米……不难看出,目前3D建筑打印机只能现场整体打印结构简单、体量较小的建筑,基本上只能完成房屋的主体部分,屋顶、门窗等部分需要另外建造。因此,全球多数3D整体打印房屋项目用于展示功能的居多,真正具备居住性能的很少。此外,高层建筑也是现阶段3D打印建筑技术的瓶颈,3D建筑打印机甚至不能打印出楼层间隔地板。

但随着越来越多的公司研发3D整体打印建筑技术,这个局限也开始被打破。俄罗斯AMT-SPETSAVIA集团日前宣布建造世界上最大的3D建筑打印机。这部打印机名为S-500,建筑的长宽高分别为11.5米、11米、15米,能够打印六层高的建筑。AMT-SPETSAVIA集团宣称, S-500的打印高度可扩展到80米,若研发成功,以每层楼层高3米计算,S-500将能够打印出一幢26层高的建筑。该集团同时宣布推出S-300,其打印的建筑物长宽高分别为11.5米、11.米、5.4米,相当于在一块120平方米土地上建两层建筑,机器可以每小时2.5立方米的混凝土的速度打印。

S-300和S-500都是3D整体打印机,可以现场打印在地基上。据AMT-SPETSAVIA集团称,其第一台S-500打印机已经准备好今年出货。

宏大愿景:大庇天下寒士?

衣食住行是人类的基本需求,但世界资源研究所罗斯可持续城市中心的一份报告显示,世界上有12亿人没有足够的住房。于是,3D打印房屋也被赋予了其他意义:为无家可归的人们提供便捷、廉价的住所。这也正是ICON的联合创始人巴拉德的一个愿景。

目前,ICON正联合非营利组织“新故事”为贫困国家有需要的人提供更加安全、经济的住房选择。通过3D打印技术,“新故事”组织已在海地、萨尔瓦多、玻利维亚和墨西哥建造了800多所房屋,他们积极与当地社区合作,雇佣当地劳工并购买当地材料,同时也推动了这些地区的经济发展。

目前,该组织正在筹集60万美元,希望用于资助萨尔瓦多的100个家庭社区,若该计划成功实施,这将是有史以来第一个3D打印房屋社区。建造工作将于今年晚些时候开始,目标在2019年第三季度时,让当地居民全部入住。

捐助者只需捐助4000美元就可建造一套60平方米的房屋,也许面积并不大,但这与贫民窟里,数以百万计的人居住的棚户区相比,是一个巨大的进步。要知道在此之前,贫困地区的“住宅”仅仅是用树枝、麻布做成的非常简陋的帐篷。

“希望萨尔瓦多社区的建造模式能被复制,可应用到世界各地的发展中国家,为数百万无家可归的人提供高质量的住房选择。”该组织的首席运营官拉菲说。据介绍,3D打印房屋严格按照国际建筑标准建造,预期寿命与标准的混凝土砌体房屋效果相当,或更加耐用。

也有舆论质疑,要以3D打印房屋解决全球性住房短缺问题,仍存在局限性。以开普敦、内罗毕或孟买的贫民窟为例,由于空间的限制,用3D打印房屋取代现有拥挤的居住区十分困难,反而在人口密度较低的农村地区,3D打印房屋更为实用。

3D打印房屋全球开花 大庇天下寒士?
3D打印房屋外景。图片来源网络
3D打印房屋全球开花 大庇天下寒士?
3D打印房屋内景。图片来源网络
3D打印房屋全球开花 大庇天下寒士?
法国3D打印房屋项目Yhnova。图片来源网络
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3D打印建筑设计图。图片来源网络
3D打印房屋全球开花 大庇天下寒士?
俄罗斯公司打印建造的小房子。图片来源网络
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荷兰“里程碑项目”的房屋设计图。图片来源网络
3D打印房屋全球开花 大庇天下寒士?
3D打印机
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