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让城市"更聪明",建筑3D打印引领新风潮

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随着3D打印发展,各个领域对3D打印的需求越来越多,相应的各种3D打印技术不断创新发展。
轮廓成型工艺ContourCrafting(俗称3D打印建筑技术)是美国南加州大学布洛克·霍什内维斯教授(Behrokh Khoshnevis)在1997年提出的,用加载3D打印系统的大型机械装置直接打印建筑物。该技术在2006年被美国的Modern Marvel频道评为全美当年最佳25项发明之一,并获得了美国太空总署(NASA的资助)。NASA计划将探月机器人Athlete 和 Contour Crafting技术结合,实现在外太空进行无人建造。谷歌公司的能源部门也计划用轮廓成型工艺用于风力发电机的基建部分的打印(除发电机模组和叶片外)。
可以说,轮廓成型工艺的出现,对传统建筑行业造成了冲击,给传统建筑行业带来了革新和新动力。
各种轮廓成型工艺打印的3D作品比比皆是。以浙江迅实科技有限公司为例,迅实科技从美国ContourCrafting公司引进最正统的轮廓成型工艺,把建筑3D打印作为企业发展的一个分支。到目前为止已经与政府、高校等多个单位合作,成绩斐然。
上海展览中心建筑打印成品

打印过程

柯桥高速路口地标打印

兰亭风景区地标打印

建筑3D打印顺序:
1.一套3d打印建造设备;
2.利用机械在建筑场地勾画出一个整体轮廓、线条;
3.开始砌墙,机器人会按规划图自动留出门和窗户的位置;
4.盖上第一层的天花板,并接着在顶上浇灌出第二层的地面;
5.最后完成屋顶、墙壁外部结构等细节部分。
和传统的建筑业相比,3D建筑打印技术展现出了巨大的优势,主要有以下4点:
1. 施工速度至少要快10倍,且建筑类型、复杂性等因素不会增加建设成本。"轮廓工艺"将节省45%到55%的人工,同时减少了能源消耗,既降低了成本,又更为环保。
2. 由于全程由电脑程序操控,直接基于CAD设计等的施工建造只产生5-10mm的误差,该技术允许的精度和设计自由性在过去闻所未闻,建筑师和工人间的问题将不再阻碍建筑师所要表达的设计想法。
3. 不需要模板,定制性强,可塑性好。虽然"轮廓工艺"机器人打印出来的墙壁是空心的,但它们的强度系数为10000psi(每平方英寸能承受10000磅压力),远远超过了传统建筑的墙壁。
4. 而从美观性来说3D建筑打印技术可以将建筑构件成任意形状,可以不受传统直线的制约,随意将房屋墙面打印成弧形或波浪形等。既丰富了建筑的美感,又符合经济及环保效益。
当前环境下虽然3D建筑打印技术还不能完全取代传统建筑行业,但它的优越性仍让它受人欢迎,利用它制造千奇百怪的房子或短时间内建好一座房子成为现实。
值得一提的是,"轮廓工艺"不仅可在地球使用,还可以运用到外太空。据联合国估计,2050年全球人口将达到96亿人,地球居住空间将更为拥挤。荷兰非营利组织"火星一号"从20万报名者中挑出1058人,参加移民火星训练,预计从中挑选出24位移民者,2024年分6个梯次2依序升空到火星居住。而人类未来若要移居其他星球,解决住宅问题是首要任务。
霍什内维斯教授称:"如果未来人类要在月球上建造栖息地,九成建材有望取自月球土壤,而其余材料或许由地球运往月球。"由于"轮廓工艺"可以更快速、更环保地批量建造出适合人类居住的建筑。可以想见,随着这项前沿技术趋于成熟,太空移民将成为现实,同时也会更为便捷。

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