3D打印技術(shù)是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合的材料通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印技術(shù)在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用已不鮮見。而今年1月在江蘇蘇州，3D打印技術(shù)居然打印出了一幢別墅，向人們展示出其在產(chǎn)品直接制造方面的“本領(lǐng)”。
一樣的外形，不一樣的本質(zhì)
如果僅從外觀上來看，3D打印建筑與普通建筑并無太大區(qū)別。但無論從材料、工期還是建造方式上都與普通建筑大相徑庭。據(jù)上海盈創(chuàng)裝飾集團(tuán)董事長(zhǎng)馬義和介紹，3D打印房屋的墻體呈現(xiàn)出年輪蛋糕的結(jié)構(gòu)，由一層層水泥材料堆疊而成，每層大約2厘米高。
北京工業(yè)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院副教授廖含文告訴記者，3D打印建筑的原理和小打印機(jī)一樣，用速凝的材料通過計(jì)算機(jī)的三維設(shè)定將模型以噴圖的方式一層層打印出來。
“3D打印建筑相當(dāng)于一個(gè)大型的噴圖設(shè)施，所使用的‘油墨’是混凝土與膠混合而成的物質(zhì)。曲線復(fù)雜的建筑平面就像我們用CT掃描一樣一層一層噴出來。這些零部件一旦凝固之后，它的殼與一般的建筑就沒有太大的區(qū)別了。”廖含文說，“因此3D打印建筑與普通建筑在功能上應(yīng)該是沒有區(qū)別的。”
打印機(jī)的“油墨”里除了水泥和少量鋼筋外還添加了一些處理過的建筑垃圾。因此3D打印建筑最大的好處就是節(jié)能環(huán)保、節(jié)省材料，而且在施工過程中不產(chǎn)生任何揚(yáng)塵和建筑垃圾。一棟1000平方米的兩層別墅，打印一天、拼裝兩天，3個(gè)工人就能完成。與傳統(tǒng)建筑相比，3D打印建筑可節(jié)約建筑材料30%~60%、縮短工期50%~70%、減少人工50%~80%。據(jù)測(cè)算，總的建筑成本比普通住宅節(jié)省超過50%。
建筑規(guī)范待完善
“目前，3D打印建筑的施工方案介于3D打印和常規(guī)的施工方式之間。”廖含文解釋道，“在打印完建筑部件之后要對(duì)它進(jìn)行局部切割，之后再將大型部件及其構(gòu)件調(diào)運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，然后到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝。只需要用傳統(tǒng)的方式打下地基，然后把構(gòu)件碼在地基上，類似于搭積木一樣，一層層搭上去就可以了。”
相關(guān)專業(yè)人員表示，由于所有的墻體都是承重墻且打印的工程材料堅(jiān)硬，所以房子設(shè)計(jì)的時(shí)候只設(shè)計(jì)了橫面鋼筋。雖然房子看似空心，但承重能力可以達(dá)到建筑規(guī)范。
“現(xiàn)在的3D打印建筑是通過逐層緊壓的方式，使建筑在堅(jiān)固性上達(dá)到要求。目前，3D打印建筑在經(jīng)過結(jié)構(gòu)計(jì)算后，允許有一定的空心率，但它整體承重的密度和承受力應(yīng)該可以維持建筑空間的承受需要。”廖含文說。
對(duì)于3D打印建筑是否符合建筑規(guī)范這個(gè)問題，廖含文認(rèn)為目前法律上的定義還比較模糊：“建筑設(shè)計(jì)規(guī)范分類很細(xì)，一般建筑在施工完成的驗(yàn)收階段需要分類評(píng)估，比如防火設(shè)計(jì)是否符合消防規(guī)范、樓層間距是否符合日照規(guī)范等等。3D打印建筑如果要以建筑規(guī)范來驗(yàn)收的話，目前還只能以現(xiàn)行的建筑規(guī)范來進(jìn)行評(píng)估，如果每一個(gè)項(xiàng)目都符合建筑規(guī)范的話，那么這個(gè)3D打印建筑就是合法合規(guī)的、可以投入使用。”
但廖含文同時(shí)也提醒，在具體的工程驗(yàn)收階段可能會(huì)遇到這樣一個(gè)問題：比如仿木建筑有木建筑的工程驗(yàn)收規(guī)范，鋼結(jié)構(gòu)的建筑有鋼結(jié)構(gòu)的工程驗(yàn)收規(guī)范，而3D打印建筑目前并未出臺(tái)相應(yīng)的規(guī)范，主要是通過各個(gè)功能性規(guī)范來衡量它是否合格，但從其結(jié)構(gòu)本身來說目前還沒有辦法驗(yàn)證建筑的合規(guī)性。
應(yīng)用前景廣闊
從目前的發(fā)展趨勢(shì)來看，3D打印建筑不是建造空間很復(fù)雜的建筑，比如說大空間、大跨度建筑和高層建筑等。大多還是平層或者二、三層的小型、試驗(yàn)性質(zhì)的建筑。“這些建筑從建筑結(jié)構(gòu)的角度講，還沒有強(qiáng)力受力的需求。”廖含文說道。
廖含文預(yù)測(cè)，未來，3D打印建筑有可能大規(guī)模走向市場(chǎng)。但它目前的主要應(yīng)用還是在需要快速建造、功能要求簡(jiǎn)單的建筑上。比如災(zāi)后救災(zāi)時(shí)的賑災(zāi)建筑，它的特點(diǎn)是功能要求簡(jiǎn)單、量大、時(shí)間緊迫。這種情況下，3D打印建筑就具有明顯的優(yōu)勢(shì)了。“賑災(zāi)建筑、臨時(shí)移動(dòng)建筑等等有特色的方向還是有很多應(yīng)用的前景和價(jià)值的。”廖含文最后說。
