3D打印建筑从理论走向实用木材泡沫全新的绿色家居隔热保温材料

1、3d 打印建筑从理论走向实用木材泡沫 全新的绿色家居隔热保温材料-建筑论文3d 打印建筑从理论走向实用木材泡沫 全新的绿色家居隔热保温材料 文/ 鸿月 也许你瞧不起住在这个3d 打印的廉价房子里，但是想想现在地球上1 亿 多人没有一个稳定的住所，有许多非洲难民住在随意搭建的棚子里，不遮 风雨，你认为他们会在搬进去的时候有任何犹豫吗？不会！即使对于很多 有钱人来说，在不到一天之内打印出一套房子也是非常神奇的事。 “3d 打印”是当今很红的技术名词，在航天、医 学领域发挥着突出的制造性能，它能以形制型，按需 完成产品。而在传统工业领域，要制造一样东西，首 先要开模具，再浇铸，生产出成品。3d 打印

2、使用的“模 具”就是电脑，电脑成形后将信息传递给3d 打印机， 3d 打印机通过喷嘴喷出快速成型的可粘合材料。 3d 打印房屋的设计概念是2012 年10 月在3d 打 印展上提出的，它并非采用固体墙壁建造，而是在骨 骼基础上建造纤维尼龙结构。这一设计被命名为“打 印房屋”，采用相同的极简抽象派工艺，使用足 够的塑料来保证结构的完整性。 全世界有不同的公司在研发3d 打印房子技术。 不同公司开发的3d 打印房子有不同的种类，但体量都 相对较大，总的来说有点像水泥浇注车。而这个“水 泥浇注车”采用的“水泥”是快速成型的可粘合材料， 它可由砂浆、特制水泥与玻璃纤维等材料组合而成。 随着实验开发，可

3、粘合材料也会有新材料重新组合。 3d 打印机所用材料的特点是轻质、可塑性强、粘合性 好、达到一定的牢度。 “轮廓工艺” 据媒体报道，由美国航空航天局出资赞助，现在 美国已经研发出“轮廓工艺”3d 打印技术，24 小时内 就可以印出大约232 平方米的2 层楼房子，大大节约 了建筑时间和建筑成本，让人类可以在移民月球或火 星后快速批量打印“外星屋”。有中国网友调侃称，“轮 廓工艺”技术或成打压房价的神器，从此北上广的“蚁 族”们再也不必蜗居地下室了。 项目负责人、南加大学教授比赫洛克? 霍什内维斯介绍说，“轮廓工艺”其实就是一个超级打印 机器人，外形像一台悬停于建筑物之上的桥式起 重机，两边是轨

4、道，而中间的横梁则是“打印头”， 横梁移动进行x 轴和y 轴的打印工作，然后一层 层将房子打印出来。其工作速度非常快，24 小时 内就能打印出一栋2 层楼高、2500 平方英尺（约 合232 平方米）的房子。 据悉，“轮廓工艺”3d 打印技术目前已经可 以使用水泥混凝土作为材料，按照设计图的预先 设计，利用3d 打印机喷嘴喷出高密度、高性能 混凝土，逐层打印出一道道墙壁和隔间、装饰等， 再利用机械手臂完成整座房子的基本架构。全程 由计算机程序操控。为了节省建筑材料，“轮廓 工艺”机器人打印出来的墙壁是空心的，虽然质 量更轻，但它们的强度系数约为10000psi（即 每平方英寸能够承受10000

5、 磅压力）远远超 过了传统房屋的墙壁，而且节省了25的资金、 30的材料和一半人工。“轮廓工艺”不仅可负 责打印外墙，铺地板、水管、电线，甚至连上漆、 贴墙纸也一手包办，但它并不能完全取代工人。 住宅建筑的许多部分，诸如水电、供热管道、门窗和吊顶等仍需要借助人力手工完成安装。 此外，霍什内维斯教授强调，这项新技术还可 以将建筑构件根据需要制成任意形状，不一定非得 是传统的直线型，比如可以让房屋墙面拥有弧形或 波浪形的独特外观，既丰富了建筑的美感，又符合经济及环保效益。此外，它还可以在灾区重建、 贫民区改造中大显身手。 霍什内维斯教授表示，到了2050 年，3d 打 印房子将成为一种成熟的技术，

6、到时候坚固度将 不是首要考虑的问题，现在生产的各种高强度塑 料建材保证5 到10 年的需求是没问题的，不仅 达到了住房人群的要求，而且由于成本低廉，过 几年换一套也完全不在话下。值得一提的是，“轮 廓工艺”技术还可以运用于外太空。未来，人类 若要移居其他星球，解决住宅问题可谓首要任务。 霍什内维斯教授称，如果人类要在月球上建造栖 息地，九成建材可望取自月球土壤，其余材料则 需由宇宙飞船从地球输送。由于“轮廓工艺”可 以更快速、更环保地批量建造出适合人类居住的 建筑，可以想见，随着这项前沿技术趋于纯熟，“太 空移民”有望过上更舒适的生活。 “增材叠加” 日前，在上海张江高新青浦园区，陈列了10

7、栋别墅毛坯房，其中最大的一幢两层建筑长10 米、 宽6 米、高4 米。和普通别墅不同，这些房子总 共只花费了24 个小时建成，而且是整栋打印。 据了解，这批在园区展示的别墅，将经过简单装 修后用作园区的办公区。 别墅的建造者是上海盈创装饰的3d 超级打 印机。3d 打印在建筑这个领域没有炫目的名字， 原名叫“增材叠加”或“快速成型”。这种工作原理与切削原材料的传统建材制造方法相反，属 于逐层增材制造物件。3d 打印机将快速成型的可 粘合材料连续“吐”出，层层堆叠形成了一面墙。 这个过程很像做蛋糕的裱花手艺，裱花袋装着奶 油，通过裱花嘴挤出的奶油层层叠叠，形成造型。 这个3d 打印的墙体是中空的

8、，为了加固墙体， 墙内又喷制了一些“w”形的斜梁。3d 打印建筑 的流程是连续的，喷嘴将”墨水”黏结剂浇洒到 数据对应的那些区域，浇到“墨水”的地方，砂 石材料会在24 小时内完成固化。整个打印都是 从底部开始，逐层往上，每次升高5 至10 毫米。 能够打印出别墅，最关键还是在油墨，是一种以 改良水泥混合玻璃纤维制成的材料。为使部件的 重量相对较轻，房屋采用了空心墙体。电脑制作 的3d 模型为此提供样板，操作人员可以预留门窗等部件的位置，水电等管线可以在空心墙体中 自由布置。 3d 房子打印机的拥有者上海盈创装饰董事长 马义说，自己公司早在去年就造出了建筑3d 打 印机，体积达到150m10m

9、，能够“打印” 三层楼房。据称，这台超级打印机零件是全球采 购，目前是盈创的核心机密。“同样是建设两层 高的建筑，传统方法要用一个多月的时间，而3d 打印几个小时就能开发完成。”根据马义的测算， 这种打印速度比传统的建筑方式节省50% 的成本， 还可以将城市所有建筑垃圾经过处理回收到建筑 中去，使建筑更加环保、节能、耐用。 在马义看来，数字化3d 打印建筑的未来发 展方向是建筑没有钢筋，采用纤维技术和盈恒石制 造方法代替钢筋混凝土，并且比钢筋混凝土强度 高3-5 倍，实现建筑的工业化；没有建筑工人， 用制造技术加建筑机器人，实现3d 打印建筑。 当然，3d 打印房子是一项崭新的技术，业内 也呼吁不要过于冲动。专家认为，房屋是不动产， 一般住宅产权是70 年，房屋的安全性至关重要。 “它不是玩具，建好之后需要安全稳固，甚至还 要抗击一定的地震，这才会有对建筑材料、钢筋 的安全性要求，同时也有施工工艺的要求。3d 打 印的房子能不能够达到传统建筑方法的技术指 标，这还需要验证。”另外，3d 打印材料也需要 反复地验证，包括材料的坚固性、抗压性、抗震 性等。 对