3D整体打印别墅亮相:400平方米仅用45天完工

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打印别墅的墙体呈现蛋糕般的螺纹

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20米长的巨型打印机可实现房屋“私人订制”

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“我想盖一栋房子,卢浮宫的顶,金字塔的底,还有长城一样的墙体。”这样的梦想或将可以成真。日前,一栋400平方米的两层别墅在通州区宋庄镇的工业区亮相,整个别墅的墙体都是用3D打印技术整体打印而成,工期仅45天。据建造方北京华商腾达工贸有限公司称,这样的工艺省时省人工,还可以实现“私人订制”,完成各种异形建筑的建设。

近日,有外媒报道,在北京的通州区出现了世界上首个3D整体打印的别墅,别墅有两层高,占地400平方米,由巨型打印机使用特殊的钢筋混凝土来建造,仅用了45天就建造完成,且与之前国内外的3D打印建筑不同,这个别墅是打印机在施工现场打印的,而不是提前打印好然后拼接而成。打印出来的房子什么样?昨天,北京青年报记者在宋庄镇富豪工业区进行了实地探访。

在北京华商腾达工贸有限公司,这栋400平方米的别墅就坐落在厂房的旁边,有着深灰色的外墙、深绿色圆锥形的屋顶,还有棕色的门窗,但与传统四四方方的楼房不同,这栋别墅属于“异形结构”,从正面看,中间装有玻璃门的一面是四方形,两边则是近乎圆柱形的弧形墙面,且与传统建筑的墙体不同的是,这栋3D打印别墅的墙体呈现出年轮蛋糕般的螺纹结构。

这栋别墅长和宽都为15米左右,每层共有6个房间,使用面积200平方米,目前二层已经有了简单的装修,走进别墅,能明显感到比屋外的气温略低一些。据北京华商腾达工贸有限公司总经理吴建平介绍,这栋别墅是公司试验3D打印设备的试验品,去年就已经完工,不会对外出售,一层将用作“样板间”进行展示,二层将用作员工的办公用房。

揭秘

巨型打印喷头工作时就像奶油裱花

如今3D打印在航空航天、汽车零部件、重大装备、文化创意、生物医学等领域都有广泛应用,打印一个小物件很常见,但打印房子如何操作?用3D打印机来“造”房,是世界各国建筑师的梦想。此前,俄罗斯曾发布一幢3D打印建筑,但他们的原理是打印一个个像乐高积木一样的配件,然后通过组装做成建筑的墙体;荷兰打印了一个景观房建筑叫“莫比乌斯环”,通过沙子和黏合剂打印若干个模块进行组装,但最终也没有打印出完整的房子。通州的这栋别墅,则是打印机在施工现场整体打印而成。

在别墅旁边的厂房里,吴建平向北青报记者展示了自己的“打印机”。这台“打印机”长20米,宽和高都是6米,6米的架子上还带着一个可以移动的大型喷头。设备分为四个系统,第一个系统是电子配料系统,第二个系统是搅拌系统,第三个系统是输送系统,把搅拌的材料输送到打印机, 最后一个是打印系统,根据电脑设计图纸和方案,由电脑操控喷头喷出“油墨”,像奶油裱花一样层层叠加,按墙体的走向喷射“打印”。吴建平告诉北青报记者,无论是小型的3D打印机还是这样的“超级打印机”,打印的原理都是将材料一层一层堆叠,所以不管是3D打印出来的杯子还是房子,外表上看都有一圈一圈的螺纹,这就是堆叠打印的结果。未来他们还会在“打印机”上加装其他设备,可以抹平这些凸起的螺纹,让房子更加美观。

吴建平介绍,建筑结构越复杂,3D打印技术的优势越明显,任何形状的建筑只要有图纸都可以电脑操作打印出来,“随心所欲地打印出你想要的样子,给房子来个‘私人订制’,且精确度也更高,人工造房子的精确度在厘米,使用‘打印机’可以精确到毫米”。

3D打印使三个月建造期缩至45天

3D打印机不用墨水,但与航天、医疗等领域使用纳米等高科技材料进行3D打印不同,这栋别墅使用的就是普通的混凝土,与传统建筑完全一致。“现在打印房子材料大都是沙子和黏合剂,但是黏合剂带有化学成分,时间一长容易发生化学变化。但这栋别墅的材料就是钢筋混凝土,适合于现在建筑行业的要求。”吴建平介绍,别墅墙体、楼层板都是按建筑行业规范要求用钢筋绑扎,墙体厚度24厘米,抗震级别达到八级以上,不过普通的混凝土含水量比较高,这台“打印机”的混凝土需要重新调配。

除此之外,这种工艺还能省时省人工,一栋400平方米别墅的建造期在三个月到半年左右,3D打印45天就可以完成。“‘打印机’每层可打的厚度是10厘米,这样的房子打一层只需要半个小时,但因为混凝土有一个凝固的过程,打完一层不能马上打下一层,所以如果单纯算机械施工的时间,比45天还要再短一些。”吴建平告诉北青报记者,3D打印机直接浇筑成型,取消了模板工序,能够降低工程造价成本,用机械施工代替人工,能缩短施工工期,加快施工速度,且不容易受到天气因素的影响。

专家观点

3D打印房屋造价不低 但是未来的趋势

对话人:同济大学建筑与城市规划学院副教授 汤众

3D打印造出来的房子真的可以住人吗?这样的房子是概念产品还是建筑行业的未来?同济大学建筑与城市规划学院副教授汤众表示,3D打印的房屋还在试验阶段,目前国家没有相应的标准和规范,如果能保证结构安全和消防安全,正常居住应该没有太大隐患。

北青报:3D打印的房屋安全性如何?

汤众:3D打印本身并不是先进技术,发展到现在材料和设备的价格都有所下降,所以可以从打印人体关节这样的小东西发展到打印房子这样的大型建筑。目前,3D打印房屋还是实验阶段,没有正式应用于商品化的住宅。传统的建筑设计和工程国家有相应的标准和规范,但3D打印范围的目前还没有,没有标准和规范的东西怎么做都不能说错,但是不是符合现行建筑的安全,需要看两个方面。一个是结构安全,结构上有抗震级别,不能塌,不过现在3D打印的房子都是一到两层,材料比较厚,一般塌不了。还有一个方面是消防安全,比如材料是不是可燃,是不是符合消防规范。如果这两个安全都能保证的话,人住在里面,对生命财产是没什么隐患了。

北青报:3D打印的房屋会比传统建筑方式更省钱吗?

汤众:3D打印房屋的成本低,是相对于打印其他东西而言的,实际打印房屋造价肯定不会太低。省的地方在于,传统方式建筑,形状不一样肯定价格不一样,拿砖砌,直的方的肯定比歪歪扭扭的要便宜,但3D打印,形状就跟成本无关了。再者,从设计到施工,不管是现场打印还是预制拼接,人力的消耗都会降低。但是,3D打印的材料肯定不普通,就算是用混凝土,打印出来的混凝土也要快速干掉才能形成强度,总的造价算起来也不会低到哪里去。

北青报:3D打印技术未来会在建筑行业广泛应用吗?

汤众:现在3D打印房屋在国外应用的比较多,因为国外的人工费用较高,我们造房子大量还是需要人工来搬砖砌墙。不过,越来越多地使用机器来建造建筑这是未来的趋势。3D打印的“形状”比较自由,砖砌房子肯定是横平竖直的,所有3D打印出来的房子基本上都是看上去比较“酷”的形状,但在中国的文化中,房子有很多讲究,比如正气、风水,这些问题3D打印不一定都能解决。

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