為了狙擊疫情、對新型冠狀病毒患者進行隔離,武漢的火神山、雷神山醫院僅用十余天建好,立下了汗馬功勞。近日,一種比箱式板房速度更快、設計更靈活的3D 打印建筑正在南京江北新區試點,用來建設公共衛生防控方艙。從接到任務到房間設計、打印和安裝只用了十一天時間,而設計人員只需坐在家中進行設計,以特種混凝土為耗材的打印機便可以遠程打印,生產和安裝只用了一天半時間。記者了解到,這種3D 打印建筑未來將出現在更多場合中,搭載了智能設備和大數據平臺,可以形成一張網絡助力防疫防控。
在南京江北新區中央商務區橫江大道一標段中鐵四局工地上,記者看到工人們正在為復工進行準備,而一座白色的小型建筑尤為醒目。門口設有人臉識別+自動測溫的閘機裝置,進入之后有兩個自動消毒洗手區域,最后一個房間里是360 度的消毒艙,可以給全身進行消毒。
這座小型建筑就是江北新區中心商務區的公共衛生防控方艙,采用了建筑3D 打印技術快速建成的。記者在現場看到,方艙的白色墻面上有質感明顯的紋路,這些就是3D 打印留下的痕跡。據介紹,整個方艙由12 個構件組成,打印時便在墻體內嵌入了鋼結構保證穩定性,現場安裝僅需6 個小時。“艙內頂部集成了水和電,同時還可以加入更多智能化設備,按每人洗手時間30 秒/人計算,標準型有24 個洗手點每分 鐘可供最多50-80 人使用”現場工作人員告訴記者,復工后項目上的所有人員都會通過這套系統進入,從而人員信息、體溫和潔凈度進行管理。
南京綠色增材智造研究院副院長李進告訴記者,傳統混凝土構件需要制模、養護等工序,一般需要28 天左右時間,而這套3D 打印裝置用的混凝土使用了特別的配方,可以在幾個小時內快速成形。“我們在2 月13 日接到江北新區中心商務區管理辦公室的要求和思路,著手開始設計,當時設計人員都是在家里辦公,遠程設計的。”李進說,2 月24 日第一個方艙完成并開始投入使用,只用了11 天時間。“其實打印只需要一天不到,裝配只需要幾個小時,我們這次有很長時間花在采購上的,最近因為防控需要交通不便,耗材運不進來,還是請了區里進行協調才解決。正常設計成熟、產能全開的情況下,建造時間將非常短。”
記者看到了特種混凝土構件的3D 打印過程,與精密部件的3D 打印原理類似,特混被一層層的依據設計好的形狀進行打印,從而形成外立面上看到的紋理。生產線上,一對C 形結構的方艙基礎構建被緩慢打印出來。目前生產效率是每天可以出2-3 套/天構件,房屋現場安裝每天1.5-2 套,每批次房建需要在8 天左右。“這個構件是中空的,里面還進行了加固的設計,墻體厚度一般在25 厘米至30 厘米,這也提高了保溫性能,使得它拼裝出來的房子可以冬暖夏涼,使用起來的舒適性大大提高。相比之下,集裝箱房在冬天起不到保溫效果,夏天暴曬下則根本不能住人。”李進告訴記者,同樣的空間需求,不算里面的集成設備的話,這種方艙的成本比采購集裝箱更便宜。“由于自重超過20 噸,這種建筑也非常穩固,無需進行地基建設,抗風能力也很高。”企業為此申請了國家相關專利。
目前使用建筑3D 打印技術的公交站臺,市民中心游客服務中心等建筑都已經在江北新區落地。還將廣泛應用于住宅打印、可移動式建筑的構造、市政工程、地下管道工程的整體布局、民族文化建筑的建造和文化遺產修復等領域。