3D打印建房子

凌云霄

用打印機(jī)來蓋房？不要一磚一瓦，只要一臺(tái)3D打印機(jī)，就能在24小時(shí)內(nèi)“興建”10間房？近日，號(hào)稱“全球首批3D打印實(shí)用建筑”的10幢3D打印建筑在上海張江高新青浦園區(qū)內(nèi)正式交付使用。

《中國(guó)經(jīng)貿(mào)聚焦》記者了解到，這些“打印”出來的建筑墻體是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”，按照電腦設(shè)計(jì)的圖紙和方案，經(jīng)一臺(tái)大型的3D打印機(jī)層層疊加噴繪而成，10幢小屋的建筑過程僅花費(fèi)24小時(shí)。

3D打印建筑究竟會(huì)帶來怎樣的革命？建筑學(xué)專家認(rèn)為，作為全球建筑革命的熱點(diǎn)，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(shí)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(qiáng)度和耐久性等綜合性能還待進(jìn)一步驗(yàn)證。

“油墨”來自建筑垃圾

3D打印出來的房子什么模樣？在青浦區(qū)民惠三期動(dòng)遷基地項(xiàng)目指揮部的院子里，分布了10棟灰色外墻的小型房子，一棟用作門衛(wèi)室，還有的則分別用作指揮部、項(xiàng)目部、施工監(jiān)理、財(cái)務(wù)部、小會(huì)議室等。據(jù)介紹，面積最小的24平方米，最大的60平方米。這些房子基本都是一層建筑，只有一棟為兩層建筑。

與傳統(tǒng)建筑相比，3D打印出來的房子，到底有什么不一樣？據(jù)已經(jīng)在其中辦公的人員介紹，除了看起來小一點(diǎn)，使用起來沒什么兩樣，墻體也是混凝土結(jié)構(gòu)的，可以隔音、隔熱、防潮，但夏天生活在里面仍要裝空調(diào)。

仔細(xì)研究這些房子，每一面墻內(nèi)外都是不平整的，就像加厚的書頁層層疊加起來，墻面留下了一道道混凝土突起的痕跡。

“這就是3D打印的痕跡。”這批房子的研發(fā)生產(chǎn)商——盈創(chuàng)新材料（上海）有限公司董事長(zhǎng)馬義和介紹，打印自建筑的底部開始，建筑油墨從打印機(jī)的噴嘴里澆灑下來，一層進(jìn)入固化階段之后，就能在其上添加新的一層，逐層向上。

馬義和表示，3D打印建筑的核心技術(shù)在油墨，而盈創(chuàng)公司在全球第一家研發(fā)出了建筑3D打印的萬能油墨混凝土，原材料主要來源于建筑垃圾、礦山尾礦等，通過技術(shù)處理、加工、分離，使之成為3D打印建筑“油墨”的原材料。

據(jù)介紹，第一棟3D打印的房子，就采用了拆遷的建筑垃圾分離出占70%的再生石作為油墨。馬義和表示，“油墨”是一種經(jīng)過特殊玻璃纖維強(qiáng)化處理的混凝土材料，其強(qiáng)度和使用年限大大高于鋼筋混凝土。

“由于采用了獨(dú)特的配方，液體狀的油墨在打印過程中不會(huì)塌下來，而能夠迅速固化，整個(gè)建筑8小時(shí)就能出廠。” 上海盈創(chuàng)建筑科技限公司市場(chǎng)部沈閏霽告訴《中國(guó)經(jīng)貿(mào)聚焦》記者，此外，油墨中還添加了玻璃纖維，可以取代鋼筋的作用。因此，打印1到3層的房子，基本無需再采用鋼筋。

本刊記者了解到，第一棟房子是在工廠里整體打印出來的，打印的橫截面是包括地基、兩面墻體和兩面屋檐在內(nèi)的五邊形，“躺”在地上，從底部一層層打印、疊加上去，打印完成后再豎起來，就成了前后通風(fēng)的房子，最后再安裝兩面的玻璃門。

其中，只有3棟房子是整體打印的，其他房子的打印部分主要是兩面墻體，之后再安裝、施工而成。對(duì)此，馬義和解釋說，因?yàn)楣S和打印機(jī)都在蘇州，打印一整棟的房子，會(huì)給運(yùn)輸帶來一定困難；而打印出墻體、門窗等建筑結(jié)構(gòu)件，然后再到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，也并不復(fù)雜。

環(huán)保且成本低

“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(lán)……” 隨著這批3D打印建筑的交付使用，其研發(fā)者馬義和也被冠上“全國(guó)3D打印建筑第一人”的名號(hào)。

據(jù)其介紹，3D打印最大的亮點(diǎn)，就是把建筑垃圾再利用，同時(shí)讓新建筑不會(huì)產(chǎn)出新的建筑垃圾。“今后建筑過程將大大降低揚(yáng)塵和污染，建筑工地不會(huì)再是一片狼藉，城市空氣質(zhì)量也會(huì)得到改善。”

與傳統(tǒng)建筑行業(yè)相比，3D打印的建筑不但建材質(zhì)量可靠，還可節(jié)約建筑材料30%-60%、縮短工期50%-70%、減少人工50%-80%……據(jù)他測(cè)算，打印至少能使建筑成本降低50%以上，讓更多人住得起房子，這也讓3D打印建筑相比傳統(tǒng)住房具有了價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

那么3 D打印的房子牢度如何？“由于原材料是高強(qiáng)度混凝土，這種房子并不比傳統(tǒng)建筑的強(qiáng)度和安全性差，生命周期照樣可以達(dá)到三五十年。因此，3D打印建筑的用途也不局限于臨時(shí)用房，還可以普及到各種類型的房屋。” 沈閏霽說。

她透露，不久的將來，高層建筑也可以采用3D打印技術(shù)。打印出來的各種建筑結(jié)構(gòu)件，可以吊到高層進(jìn)行安裝；或者，在打印出來的空心墻體外殼或空心柱子中，再灌注鋼筋混凝土等，施工簡(jiǎn)單了，但建筑強(qiáng)度大大增加。

“如果是整棟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(jī)打印出整體的復(fù)合地板和家具，業(yè)主一個(gè)多月就可拎包入住。”馬義和說，這絕不是未來的夢(mèng)想，而是現(xiàn)今已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了的技術(shù)。

同時(shí)，油墨控制技術(shù)和3D打印機(jī)，也至關(guān)重要。有了高超的控制技術(shù)，各種復(fù)雜的異型建筑和結(jié)構(gòu)件都可以直接打印出來。

實(shí)際上，盈創(chuàng)公司已經(jīng)獲得了80多項(xiàng)國(guó)家專利，除了油墨，還在全球第一家研發(fā)出了最大的建筑3D打印機(jī)，寬度在10米，高度為6.6米，長(zhǎng)度為150米。現(xiàn)在，其蘇州工廠里已有2臺(tái)超大型建筑3D打印機(jī)，可以整體打印房屋；同時(shí)，還有4臺(tái)建筑3D連續(xù)打印機(jī)，一天可以打印1萬平方米的石材，一條流水線就相當(dāng)于一座礦山。

“現(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(jī)拍下來，將設(shè)計(jì)圖紙輸入電腦，很快就可拷貝不走樣地打印出來。” 馬義和對(duì)未來充滿信心。

還有很長(zhǎng)路要走

3D打印的房子是否為一種噱頭？如果在不久的將來推出3D打印住宅，有人會(huì)買嗎？

面對(duì)如此的疑問，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(jiān)固耐用、保護(hù)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)了解，目前，不少房地產(chǎn)開發(fā)商已與盈創(chuàng)公司開展合作，主要生產(chǎn)3D 打印的裝飾墻、結(jié)構(gòu)墻、保溫墻等。

因青浦打印建筑的亮相，馬義和成為建筑業(yè)內(nèi)的關(guān)注熱點(diǎn)。接下來，盈創(chuàng)公司將在青浦區(qū)打造一座建筑3D打印產(chǎn)業(yè)園，其中5萬平方米的建筑都將自行打印出來；同時(shí)，建立城市建筑垃圾處理中心，研發(fā)示范建筑3D打印的相關(guān)設(shè)備和一體化技術(shù)等。

而他的下一步計(jì)劃，將在全國(guó)尋找合作方，在全國(guó)間隔300公里范圍內(nèi)建100家夢(mèng)工廠，今后就地取材，就地制造油墨，就地打印。

不過，對(duì)于如此大手筆的規(guī)劃，也有人表示了擔(dān)憂。有專家表示，雖然在理論上運(yùn)轉(zhuǎn)良好，但當(dāng)規(guī)模變大后，可能會(huì)突然失效。在很長(zhǎng)的時(shí)間里，3D打印房屋可能只會(huì)用在一些臨時(shí)建筑上。

同濟(jì)大學(xué)建筑系教授來增祥表示，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(gòu)成主要是高標(biāo)號(hào)水泥和玻璃纖維。

而據(jù)他所知，某些國(guó)家禁止建筑大量使用玻璃纖維，因?yàn)椴ＡЮw維會(huì)影響人體呼吸系統(tǒng)。高強(qiáng)度水泥未來的回收也有困難，目前中國(guó)高層住宅普遍使用的是鋼筋混凝土或全鋼結(jié)構(gòu)，其中鋼鐵可以回收，因此傳統(tǒng)建筑材料在未來的一段時(shí)期內(nèi)依舊有很大優(yōu)勢(shì)。

此外，建筑不光有外在的形態(tài)，特別是人居住宅，更需要對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、綜合強(qiáng)度、剛度、防火性、使用年限等多方面進(jìn)行綜合考量。來增祥認(rèn)為“油墨”的承載力強(qiáng)度、耐久性等各項(xiàng)指標(biāo)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，還有待專家部門的權(quán)威檢測(cè)和認(rèn)證。