思考：3D打印房屋建筑物是否一定具有可持續(xù)性？

導讀：增材制造 (AC)建筑物是否一定具有可持續(xù)性？這是一個值得關(guān)注的問題，該行業(yè)的許多公司認為這是肯定的，這其中原因有很多，比如減少了浪費，因為建筑商只需要打印特定項目所需的東西。他們還表示，在建筑中使用3D打印可以減少或消除需要重型建筑設(shè)備或?qū)⒖ㄜ噷⑽镔Y運送到建筑工地的情況。從以上兩個方面來看，很多人認為增材制造可以減少排放，但是是真的如此嗎？南極熊從幾個方面研究了此問題。



減少浪費
減少廢物是3D打印房屋或建筑物的好處，前提是監(jiān)督項目的公司已投入時間和人才來完善其流程。例如，在進行大型建筑時，3D打印可以消除幾乎所有多余的建筑垃圾。假設(shè)模塊化結(jié)構(gòu)的基本面積為 350 平方英尺，用戶可以將兩個模塊一起使用，因此面積為700平方英尺。


△WASP 的 TECLA 3D 打印房屋模型。

在另一個案例中，一個團隊在意大利 3D 打印了一個由當?shù)夭少彽恼惩林瞥傻纳鷳B(tài)棲息地。他們還表示，用戶可以調(diào)整制造材料和方法，以便與其他地方發(fā)現(xiàn)的其他類型的生土兼容。除了減少與現(xiàn)成材料相關(guān)的廢物外，該過程還促進了可回收性并為需要氣候適應(yīng)型住房的人們提供支持。

減排方面
在制造業(yè)中，公司經(jīng)常使用特種工業(yè)氣體來提高某些材料的質(zhì)量和外觀。例如，氫-氮混合物可以使金屬更硬，而氪和氬被廣泛用于提高熱效率的玻璃窗。同樣，一些建筑工地活動，例如焊接，也會排放氣體。然而，人們通常更關(guān)心與混凝土相關(guān)的排放。

統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，建筑材料產(chǎn)生的二氧化碳排放量約占全球的8%。因此，制造商正在探索可行的方法來減少或消除社會對極其流行的建筑材料的依賴。各方正在研究如何在選擇建筑絕緣材料時將聚氨酯換成纖維素。


△使用GE的BOD 2 3D打印機制作的3D打印混凝土風力渦輪機底座。

許多人可能會認為3D打印建筑中使用的材料在排放方面自然是優(yōu)越的。然而，這不一定是真的。大多數(shù)3D打印房屋在建筑中仍然使用水泥。不過，存在更可持續(xù)的替代方案。在一個案例中，Hyperion Robotics 在其AC工藝中將自動化和3D打印與低碳混凝土相結(jié)合，其使用的混凝土比傳統(tǒng)建筑中少 75%。這種方法既減少了使用的材料，也減少了溫室氣體的排放。

那些特別關(guān)注 3D 打印可持續(xù)性的人應(yīng)始終核實相關(guān)公司使用哪些材料。他們還應(yīng)確認與傳統(tǒng)材料和實踐相比的相關(guān)排放，包括該過程是否涉及與運輸相關(guān)的排放。這使得分析 3D 打印是否真的是一種更可持續(xù)的建造方法變得更加容易。

將增材建造的可持續(xù)性提升到新的高度
3D 打印與建筑相結(jié)合的積極成果之一是企業(yè)和研究人員不斷尋找創(chuàng)新方法以使其更具可持續(xù)性。

●德克薩斯 A&M 大學研究人員的為 3D 打印建筑創(chuàng)造了一種名為 hempcrete 的新材料。該團隊表示，他們已經(jīng)制造了一種主要來自大麻的凈碳負材料，該材料具有出色的防火和隔熱性能。

●在其他地方，新加坡的一組研究人員使用回收玻璃作為3D 打印中的沙子替代品。他們通過 3D 打印具有新混合物的混凝土長凳展示了這一概念。這種技術(shù)適用性還不夠廣泛，無法用于家庭或其他建筑物，但這種技術(shù)還是很有潛力的。

●Azure Printed Homes 在其計劃中使用回收塑料制造高達 60%的材料�？梢宰審U棄材料遠離垃圾填埋場，賦予它們新的用途。

可持續(xù)的3D打印還可以擴展到建筑物內(nèi)部或建筑工地。南極熊獲悉，已經(jīng)有公司用由農(nóng)業(yè)廢料制成的顆粒來制造 3D 打印燈具，或者使用一次性醫(yī)用塑料3D打印便攜式馬桶。這個例子能否為減少傳統(tǒng)便攜式廁所帶到建筑工地產(chǎn)生的排放鋪平道路？只有時間會給出答案。

建筑3D打印在許多方面更具可持續(xù)性，但并非全部！
●人們談到3D打印，總是認為其比傳統(tǒng)的施工方法更具可持續(xù)性，這當然是一種過于寬泛的說法。如果相關(guān)各方已經(jīng)精進了他們的流程并消除了所有效率低下的問題，那么從減少浪費的角度來看，這很可能是最有可能的。

●但是，由于大多數(shù) 3D 打印材料仍然使用混凝土，二氧化碳的排放問題仍然需要解決，因此還有足夠的改進空間。還值得注意的是，這里提到的大多數(shù)可持續(xù)替代品屬于研發(fā)的初級階段，尚未廣泛使用，有些仍處于概念階段。

●未來有可能會發(fā)現(xiàn)某些材料并不像以前認為的那樣耐用，此類項目僅在幾年后就需要進行大量返工，那么從長遠來看，它們的可持續(xù)性可能不如普通制造的建筑。