自支撐結構，WASP完成生態(tài)友好型房屋 "TECLA "的3D打印

2021年1月21日，南極熊獲悉，意大利3D打印機制造商WASP已經(jīng)完成了生態(tài)友好型房屋建設的3D打印階段。

這棟全裝配式住宅綽號為 "TECLA"，使用多個3D打印系統(tǒng)建造，每個系統(tǒng)都將天然材料沉積到一個獨特的支撐結構中。這座新穎的增材制造棲息地由意大利馬里奧-庫奇內拉建筑事務所設計，它的建設是一種概念驗證，也是一種新的可持續(xù)住房模式的藍圖。

Mario Cucinella建筑事務所的同名創(chuàng)始人Mario Cucinella說："這座建筑的完成是一個重要的里程碑，由于設計和技術的使用，TECLA不再只是一個理論上的想法，它可以是對當今和未來生活需求的真實和可實現(xiàn)的回應。"

"TECLA是對一個前所未有的挑戰(zhàn)的實現(xiàn)，它將打印幾何學推向了物理極限。"

WASP的建筑資質

WASP成立于2012年，使命是開發(fā)數(shù)字制造工藝，推進循環(huán)經(jīng)濟。

公司最近推出的機器包括面向生產(chǎn)的Delta WASP 4070 TECH和WASP 2040系統(tǒng)，以及專注于建筑的WASP 3MT CONCRETE。在過去的18個月里，WASP還與Cucinella的公司建立了密切的合作關系，在這種關系中，WASP一直在尋求為專利技術尋找建筑應用。

2019年10月，兩家公司根據(jù)可持續(xù)發(fā)展學院建筑專家的研究，開始規(guī)劃TECLA生態(tài)屋。WASP還與建筑協(xié)會建筑學院合作，確定技術可以用于解決無家可歸問題的方法。

將這些發(fā)現(xiàn)付諸行動，WASP隨后與Rossana Orlandi畫廊合作，利用Crane WASP系統(tǒng)3D打印 "Gaia "生態(tài)建筑。房子的外殼是用天然土壤的副產(chǎn)品制作的，只用了十天時間就打印了20平方米厚40厘米的墻體。

△雖然WASP已經(jīng)完成了TECLA大樓的3D打印階段的建設（如圖），但要到2021年晚些時候才會開放，圖片來自WASP

3D打印一個可持續(xù)的棲息地

在Gaia成功的基礎上，WASP現(xiàn)在又與Mario Cucincella合作，使用完全可回收的材料制造TECLA。建筑師根據(jù)長期合作伙伴的研究設計了TECLA（即技術和粘土的結合），目前它正在意大利北部的Massa Lombarda地區(qū)建造。

從本質上講，TECLA是一種自支撐的宜居結構，可以通過將可重復使用和可回收的材料（如當?shù)氐耐寥溃�層層堆積在一起來制造。理論上，由此產(chǎn)生的棲息地是完全碳中和的，同時可以適應世界各地任何可以想象的氣候或條件。

為了將設計師的想法變成現(xiàn)實，WASP同時部署了幾臺Crane 3D打印機，這使得它能夠最大限度地減少生產(chǎn)過程中所需要的人工干預。WASP的自動化方法還能夠最大限度地提高流程的成本效率，同時減少能源輸出，從而增加了其生態(tài)環(huán)保的資質。

在生產(chǎn)過程中，利用兩個同步的3D打印臂，和定制軟件進行打印控制，不會相互碰撞，從而將材料進行取料、混合和泵入。同步打印方法最終能夠在200小時內創(chuàng)建圓頂形建筑，使用60立方英尺的材料和僅6千瓦的能源。

雖然項目3D打印階段現(xiàn)已完成，但這些可持續(xù)建筑要到2021年春季晚些時候才能完全安裝并正式啟用。

中國的3D打印建筑

目前，在上海智慧灣科創(chuàng)園內，一座3D打印圖書屋正在建造中。

△書屋未完工全貌

從材料測試、地面基礎、主體打印到電安裝、內裝，書屋建造時間大約為一個月。書屋打印后將有30多平米，可容納15人。在建的3D打印圖書屋將在2021年1月中下旬對外開放。

沒有鋼筋的纖維混凝土抗性更好 !

這是上海首個混凝土3D打印圖書屋，建成后，將為讀者提供一個安靜的讀書氛圍空間，此項目由智慧灣園區(qū)和清華大學數(shù)字建筑中心一起設計，并在園區(qū)內共同建造。

△3D打印圖書屋效果圖

在建期間，清華大學數(shù)字建筑中心研究助理何雨婷一直駐扎在園區(qū)工作，打印書屋的機器前端和一體機是清華大學數(shù)字建筑中心自行設計的。打印機器主要由機械臂、打印前端構成，機械臂前端有打印頭，旁邊放的一體機主要用于攪拌、泵送混凝土。

△打印機器

書屋用的混凝土沒有鋼筋，加入了纖維作為抗拉材料，性能和普通混凝土性能差不多甚至更好，也防震，這幾天，書屋正在灌帶有保溫材料的水泥砂漿。清華大學無錫應用研究院數(shù)字建筑中心技術員毛描述，如今現(xiàn)場需要4名工人，早上過來先清理機器，準備打印需要的設備。

△建設中的混凝土3D打印圖書屋

“設計師將程序發(fā)過來，調節(jié)完機器后，我們就開始動工打印。”毛宇軒說，遇到下雨天，是否動工取決于溫度，如果溫度低于零下，混凝土就無法硬化。在“智慧書屋”的入口處，放著兩根木柱子抵著吊裝單片墻，何雨婷說，正常情況下，這兩根柱子不受力，但一旦墻體出現(xiàn)意外，柱子能夠起到保護作用。在施工之初，設計團隊就在實驗室做過破壞實驗，測算出建筑能承受的最大破壞力。

“堆疊式打印”打造圖書屋外殼肌理感

設計之初，團隊來到場地，看到一塊整草坪中間有幾棵樹，覺得樹中間很適合做書屋。他們參考了藝術展上的藝術品尋找靈感，“像威尼斯雙年展上的一個建筑師做的展品，它是對于新材料的嘗試后，產(chǎn)生一種微妙的造型�！焙斡赕谜f。

在打印前，清華大學數(shù)字建筑中心先完成設計，有了書屋的模型，中心駐扎在施工地的成員把模型信息通過打印機器轉化成打印路徑信息，再轉化成機械臂可以識別的代碼。代碼導入機械臂后，機械臂就可按照自行設定好的程序，打印圖書屋。

書店“外殼”有兩種不同的紋理。一種是正常的打印肌理，形成一層一層的紋路；另一種是門口體現(xiàn)凹凸變化的肌理，由設計團隊精心設計，“這些造型全都在電腦內設計好，并轉換成代碼，用機械臂打印出來�！�

△ 堆疊細節(jié)

2020年12月上旬，何雨婷正式進場準備設備，打印至今，已經(jīng)超過兩周時間。何雨婷說，目前書屋主體部分已基本結束，書屋上還有一個小頂蓋，等吊裝完成后，再將主體外部做表面漆處理，不遮擋打印紋理，但會讓顏色更均勻。書屋1月中下旬可對外開放，建成后書屋里會有一圈矮架，可放圖書在上面，人可以坐在矮凳看書。