3D打印的未來

用打印機來蓋房？不要一磚一瓦，只要一臺3D打印機，就能在24小時內“興建”10間房？號稱“全球首批3D打印實用建筑”的房屋近日亮相上海青浦。“將建筑垃圾變廢為寶，讓建筑工人做更體面的工作，讓建筑成本降低50%，讓更多人住得起房子，房型家具私人定制，讓水更清天更藍……”其研發(fā)者馬義和近日也被冠上“全國3D打印第一人”的名號。
3D打印建筑究竟會帶來怎樣的革命？建筑學專家認為，作為全球建筑革命的熱點，3D打印改變了傳統(tǒng)的建筑施工工藝，從環(huán)保節(jié)能省時省力角度看，有其創(chuàng)新意義。不過新型“油墨”打印的建筑，其剛度、強度和耐久性等綜合性能還待進一步驗證——
24小時能打印10間房
3D打印建筑揭開神秘面紗
近日，上海高新青浦園區(qū)的3D打印建筑正式揭開神秘面紗。在園區(qū)內的一片空地上，10幢一至兩層的毛坯新房錯落安置。據(jù)悉，這10幢有著方便面式外表紋理的房子，并非由工人一磚一瓦砌出來，而是由一臺3D打印機，在24小時內打印出來的。
走進一個3D打印的房間：設計的多樣性可以讓門窗等位置在“打印”過程中就預留出來，并且根據(jù)需要安裝預埋件。與眾不同的墻體，也并非鋼筋水泥澆筑，而是用一種特殊的“油墨”，根據(jù)電腦設計圖紙和方案，在現(xiàn)場層層疊加“噴繪”而成。這項技術的發(fā)明者，上海某裝飾集團的董事長馬義和展示了現(xiàn)場打印拍攝的視頻片段，只見一只巨大噴頭像奶油裱花一樣源源不斷噴出灰色油墨，油墨呈“Z”字形排列，層層疊加，很快便砌起了一面高墻。之后，墻與墻之間還可像搭積木一樣壘起來，再用鋼筋水泥進行二次“打印”灌注，連成一體。馬義和介紹，整個打印過程，只需要一張圖紙、一臺電腦、就地取材制造的足夠“油墨”，就可以在24小時內打印出10幢200平方米建筑。
打印機長啥樣
底部足有一個籃球場那么大
能打印房子，該要一臺多大的3D打印機？技術方稱，高6.6米、寬10米、長32米的打印機，底面占地面積足有一個籃球場那么大，高度足有三層樓高。且打印機長度還可以延伸，完全拉開足有150米長。馬義和前幾年對它完成了設計研發(fā)，然后全球定制零部件，最終在蘇州工廠組裝而成。這次現(xiàn)身青浦的3D打印房屋就是在蘇州打印好后搬運到上海的。
“用3D打印機來造房，是世界各國建筑師的夢想。此前，俄羅斯曾發(fā)布一幢3D打印建筑，但他們的原理是打印一個個像樂高積木一樣的配件，然后通過組裝做成建筑的墻體；荷蘭打印了一個景觀房建筑叫莫比烏斯環(huán)，是通過用沙子和黏合劑的方式打印若干個模塊進行組裝，最終，也沒有打印出完整的房子。而有了這臺打印機，就可以就地取材，制造打印‘油墨’，打出整棟房子�！瘪R義和稱。
“油墨”來自建筑垃圾
讓更多人住得起房子
3D打印房子是否為一種噱頭，打印建筑牢度怎樣，能用多少年？如果在將來推出3D打印住宅，有人會買嗎？面對這些疑問，馬義和回答說，在他眼里，3D打印不僅是一種全新的建筑方式，更是一種顛覆傳統(tǒng)的建筑模式。它更加堅固耐用、保護環(huán)境、高效、節(jié)能，不僅解放人力，還能大大降低建造成本，造出普通百姓都能住得起的房子。據(jù)他介紹，3D打印最大亮點，就是把建筑垃圾再利用，同時讓新建建筑不會產(chǎn)出新的建筑垃圾�！敖窈蠼ㄖ�過程將大大降低揚塵和污染，建筑工地不會再是一片狼藉，城市空氣質量也會得到改善�！瘪R義和說，中國建筑垃圾的數(shù)量已占到城市垃圾總量的1/3以上，而3D打印建筑“油墨”的核心技術就是將建筑垃圾再利用，通過技術處理、加工、分離，使之成為3D打印建筑“油墨”的原材料。
這種“油墨”牢度怎樣？馬義和表示，“油墨”是一種經(jīng)過特殊玻璃纖維強化處理的混凝土材料，其強度和使用年限大大高于鋼筋混凝土�！翱招膲�體不但大大減輕了建筑本身重量，還可以隨意填充保溫材料，并可任意設計墻體結構，一次性解決墻體的承重結構問題，因此無論是橋梁、簡易工房、劇院、還是賓館和居民住宅，其建筑體的強度和牢度都符合且高于國家建筑行業(yè)標準�！备�顛覆想象的是，“油墨”擠出后會很快凝固，保證打印機能連續(xù)打印�！叭绻�是整棟25層的住宅樓，只要打好地基，僅十天半月即可完成整棟樓的建筑框架。之后安裝好門窗，排好各類電線管道，再由打印機打印出整體的復合地板和家具，業(yè)主一個多月就可拎包入住。”馬義和說，這絕不是未來的夢想，而是現(xiàn)今已經(jīng)實現(xiàn)了的技術�！艾F(xiàn)在，你看中了外灘的哪棟建筑，或者喜歡全球哪套品牌家具，只要用照相機拍下來，將設計圖紙輸入電腦，很快就可拷貝不走樣地打印出來�！备�令他對自己產(chǎn)品信心十足的是3D打印的價格優(yōu)勢。據(jù)他測算，打印能使建筑能耗從70%降低到30%以下，讓建筑成本降低50%，讓更多人住得起房子。
建筑專家：創(chuàng)新值得肯定
但還有很長路要走
因青浦3D打印建筑的亮相，馬義和成為建筑業(yè)的關注熱點。他的下一步計劃則是在全國尋找合作方，在全國間隔300公里范圍內建100家夢工廠，就地取材制造油墨，就地打印。不過，對于如此大手筆規(guī)劃，也有人表示擔憂。專家表示，雖然理論上運轉良好，但當規(guī)模變大后，可能會突然失效。很長時間里，3D打印房屋可能只會用在一些臨時建筑上。
同濟大學建筑系教授來增祥則表示，3D打印在建筑新材料開拓和建筑工藝上的創(chuàng)新探索值得稱贊，不過3D打印房屋要真正普及，恐怕還需斟酌。比如：該3D打印的“油墨”的構成主要是高標號水泥和玻璃纖維。而據(jù)他所知，某些國家禁止建筑大量使用玻璃纖維，因為玻璃纖維會影響人體呼吸系統(tǒng)。高強度水泥未來的回收也有困難，目前我國高層住宅普遍使用的是鋼筋混凝土或全鋼結構，其中鋼鐵可以回收，因此傳統(tǒng)建筑材料在未來一段時期內依舊有很大優(yōu)勢。此外，建筑不僅光有外在的形態(tài)，特別是人居住宅，更需要對內部結構、綜合強度、剛度、防火性、使用年限等多方面進行綜合考量。來增祥認為“油墨”的承載力強度、耐久性等各項指標是否符合標準，還有待專家部門的權威檢測和認證。