3D打印技術是一種以數字模型文件為基礎，運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造物體的技術。3D打印技術在模具制造、工業設計方面的應用已不鮮見。而今年1月在江蘇蘇州，3D打印技術居然打印出了一幢別墅，向人們展示出其在產品直接制造方面的“本領”。
一樣的外形，不一樣的本質
如果僅從外觀上來看，3D打印建筑與普通建筑并無太大區別。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。據上海盈創裝飾集團董事長馬義和介紹，3D打印房屋的墻體呈現出年輪蛋糕的結構，由一層層水泥材料堆疊而成，每層大約2厘米高。
北京工業大學建筑與城市規劃學院副教授廖含文告訴記者，3D打印建筑的原理和小打印機一樣，用速凝的材料通過計算機的三維設定將模型以噴圖的方式一層層打印出來。
“3D打印建筑相當于一個大型的噴圖設施，所使用的‘油墨’是混凝土與膠混合而成的物質。曲線復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別了。”廖含文說，“因此3D打印建筑與普通建筑在功能上應該是沒有區別的。”
打印機的“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能環保、節省材料，而且在施工過程中不產生任何揚塵和建筑垃圾。一棟1000平方米的兩層別墅，打印一天、拼裝兩天，3個工人就能完成。與傳統建筑相比，3D打印建筑可節約建筑材料30%~60%、縮短工期50%~70%、減少人工50%~80%。據測算，總的建筑成本比普通住宅節省超過50%。
建筑規范待完善
“目前，3D打印建筑的施工方案介于3D打印和常規的施工方式之間。”廖含文解釋道，“在打印完建筑部件之后要對它進行局部切割，之后再將大型部件及其構件調運到施工現場，然后到現場進行拼裝。只需要用傳統的方式打下地基，然后把構件碼在地基上，類似于搭積木一樣，一層層搭上去就可以了。”
相關專業人員表示，由于所有的墻體都是承重墻且打印的工程材料堅硬，所以房子設計的時候只設計了橫面鋼筋。雖然房子看似空心，但承重能力可以達到建筑規范。
“現在的3D打印建筑是通過逐層緊壓的方式，使建筑在堅固性上達到要求。目前，3D打印建筑在經過結構計算后，允許有一定的空心率，但它整體承重的密度和承受力應該可以維持建筑空間的承受需要。”廖含文說。
對于3D打印建筑是否符合建筑規范這個問題，廖含文認為目前法律上的定義還比較模糊：“建筑設計規范分類很細，一般建筑在施工完成的驗收階段需要分類評估，比如防火設計是否符合消防規范、樓層間距是否符合日照規范等等。3D打印建筑如果要以建筑規范來驗收的話，目前還只能以現行的建筑規范來進行評估，如果每一個項目都符合建筑規范的話，那么這個3D打印建筑就是合法合規的、可以投入使用。”
但廖含文同時也提醒，在具體的工程驗收階段可能會遇到這樣一個問題：比如仿木建筑有木建筑的工程驗收規范，鋼結構的建筑有鋼結構的工程驗收規范，而3D打印建筑目前并未出臺相應的規范，主要是通過各個功能性規范來衡量它是否合格，但從其結構本身來說目前還沒有辦法驗證建筑的合規性。
應用前景廣闊
從目前的發展趨勢來看，3D打印建筑不是建造空間很復雜的建筑，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、試驗性質的建筑。“這些建筑從建筑結構的角度講，還沒有強力受力的需求。”廖含文說道。
廖含文預測，未來，3D打印建筑有可能大規模走向市場。但它目前的主要應用還是在需要快速建造、功能要求簡單的建筑上。比如災后救災時的賑災建筑，它的特點是功能要求簡單、量大、時間緊迫。這種情況下，3D打印建筑就具有明顯的優勢了。“賑災建筑、臨時移動建筑等等有特色的方向還是有很多應用的前景和價值的。”廖含文最后說。
