3D打印房屋已成为现实

点构三维折叠式3D打印机，丰富您的DIY生活

几年前，用打印机打出一栋房子，还只是存在于人们脑海中的“概念”。然而，日前，一部高6.6米、宽10米、长150米的打印机、一种特殊的“油墨”、一台电脑、一个按键，真的轻轻松松打印出了一栋栋真实的可以居住的房子。
    近日，上海张江高新青浦园区内的3D打印建筑正式揭开神秘面纱：在园区内的一片空地上，10幢一至两层的毛坯新房错落安置，其中最大的一幢两层建筑长10米、宽6米、高4米。据悉，这10幢有着方便面式外表纹理的房子，并非由工人一砖一瓦砌出来，而是由一台3D打印机打印出来的。
    更令人惊叹的是，这些房子“建成”总共只花费了24个小时，而且还是被用3D打印机整栋打印出来的。据悉，这批在园区展示的新房，将经过简单装修后用作园区的办公房。
技术解析
“打印”材料是啥？
以高标号水泥与玻璃纤维为主
    之前，俄罗斯曾发布过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，没有打印完整的建筑；荷兰打印了一个景观建筑叫“莫比乌斯环”――通过用沙子和黏合剂的方式来打印出若干个模块进行组装。目前，所有的3D打印建筑或者建筑模型，都是利用沙子和黏合剂的方式来打印，打印出来的建筑在强度和耐久性上是否经得起考验还是一个未知数，并且都没有打印出完整的建筑。那么，出现在上海的这台超级3D打印机，又是凭什么来“整栋打印房屋”的呢？
    这台3D超级打印机的发明人、上海盈创装饰集团有限公司董事长马义和透露，能够打印出房子，最关键还是在油墨，也是其“核心武器”：“打印建筑的油墨是以高标号水泥与玻璃纤维为主，依靠自主研发的打印机设备连续线性挤出式打印而成。”

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怎样进行“打印”？
从底部开始，逐层往上浇筑
    有了特殊的打印材料，下一步就要开始“打印”房屋了。此前，本报曾多次报道过3D打印机的工作原理：与切削原材料的传统减材制造方法相反，其属于逐层增材制造物件。而这个原理对这台超级3D打印机也同样适用。
    马义和介绍说，打印建筑的流程是连续的：首先，喷嘴将“墨水”黏结剂浇洒到数据对应的那些区域，浇到“墨水”的地方，沙石材料会在24小时内完成固化。“整个打印都是从底部开始，逐层往上，每次升高5至10毫米。 ”
    根据展示的现场打印时拍摄的视频片段：一只巨大的喷头，像奶油裱花一样源源不断喷出灰色的油墨，油墨呈“Z”字形排列，层层叠加，很快便砌起了一面高墙。之后，墙与墙之间还可以像搭积木一样垒起来，再用钢筋水泥进行二次“打印”灌筑，连成一体。
    马义和透露说，整个打印过程，只需要一张图纸、一台电脑、就地取材制造的“油墨”足矣。
超级3D打印机有多大？
占地约有一个篮球场大
    马义和表示，这台3D打印机，其研究了整整12年。前几年对它完成了设计研发，然后全球定制零部件，最终在苏州工厂组装而成。这次现身青浦的3D打印房屋就是在苏州打印好后搬运到上海的。“以目前的技术，三层以下的房子，可以直接整栋打印；超过三层以上的房子，则一般先在工厂打印构件，再运到现场进行拼接。”
    试想，能够打印整栋房子，这打印机本身该是多么的巨大？据悉，这台超级打印机是企业的最高商业机密，外人都无缘一见。不过，马义和透露说，这台机器呈长方形，高6.6米，宽10米，完全拉开足有150米长。另据有幸见到这台巨型打印机视频的人士透露，这台“巨无霸”型打印机，其底面占地面积足有一个篮球场那么大，高度足有三层楼高。
打出来的房子结实吗？
比传统建筑更轻更坚固
    说起来，房子归根结底还是让人住的。按照我国的现状，一般住宅产权是70年，房屋的安全性至关重要。那么，3D打印出来的房子能不能够达到传统建筑方法的技术指标？
    马义和介绍说，前面也提到，能够打印出房子，最关键还是在油墨，经过特殊玻璃纤强化处理的混凝土材料，其强度和使用年限大大高于钢筋混凝土。另外，为使部件的重量相对较轻，房屋采用了空心墙体。电脑制作的3D模型为此提供样板，操作人员可以预留门窗等部件的位置，水电等管线可以在空心墙体中自由布置。
    空心墙体的优势在于，不但大大减轻了建筑本身的重量，建筑商还可以在其空空的“腹中”填充保温材料，让墙体成为整体的自保温墙体；通过不同需求，可任意设计墙体结构，预留“梁”与“柱”浇筑的空间，一次性解决墙体的承重结构问题。“3D打印出来的建筑，比传统建筑要轻50%，自然也更加牢固。 ”

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比传统建筑节省多少？
节约建材一半以上节约人工70%-80%
    和传统的建筑相比，3D打印的一大优势在于：又快又省钱。“同样是建设两层高的建筑，传统方法要用一个多月的时间，而3D打印几个小时就能开发完成。”根据马义和的测算，这种打印速度比传统的建筑方式可节约工期60%-70%、节约建筑材料50%-60%、节约人工70%-80%。
    既然3D打印的房屋，需采用更高标准的建筑材料，那么会不会导致建筑成本的增加呢？对此，马义和解释说，特殊的材料制成成本势必会比传统建筑材料成本要高，但因为用量少，所以整体成本不会更高。
打印工具
3D超级打印机、一张图纸、一台电脑、就地取材制造的“油墨”。
神秘打印机
呈长方形，高6.6米，宽10米，完全拉开足有150米长。
打印建筑的油墨是以高标号水泥与玻璃纤维为主方便面式外表纹理，也能打印出波浪形肌理、平滑表面等各种外立面造型房屋采用了空心墙体，重量较轻可以在空心墙体中填充保温材料，让墙体成为整体的自保温墙体可任意设计墙体结构，预留“梁”与“柱”浇筑的空间，一次性解决墙体的承重结构问题可以预留门窗等部件的位置，水电等管线可以在空心墙体中自由布置
比较
同样是建设两层高的建筑
传统方法要用一个多月的时间而3D打印几个小时就能开发完成这种打印速度比传统的建筑方式可节约工期60%-70%、节约建筑材料50%-60%、节约人工70%-80%
可以打印各种房型
    记者获悉，目前这台超级3D打印机，不但能打印简单的标准建筑，还能打印出各种房型，也能打印出比如波浪形肌理、平滑表面等各种外立面造型的房屋，让建筑的艺术性通过3D打印技术一次性实现。
不适合远距离运输
    当然，有优势也有劣势。马义和坦言，目前的不足在于，房子的建材不适合远距离运输。“我们有一个计划，就是在全国间隔300公里的范围内建厂，预计将建100个工厂。就地取材，就地制造，就地销售。”
最大亮点
对建筑垃圾进行再利用
节约资源、保护环境
    随着工业化、城市化进程的加速，建筑业也同时快速发展，相伴而产生的建筑垃圾日益增多，中国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的1/3以上。有统计数据显示，截至2011年，中国城市固体生活垃圾存量已达70亿吨，可推算建筑垃圾总量为21亿至28亿吨，每年新产生建筑垃圾超过3亿吨。如采取简单的堆放方式处理，以500-600吨/万平方米的标准推算，到2020年，我国还将新增建筑面积约300亿平方米，这也就说明每年新增建筑垃圾的处理都将占1.5亿至2亿平方米用地。
    马义和表示，3D打印建筑的“油墨”的另一个核心就是建筑垃圾的再利用，包括工业垃圾、尾矿。“将城市所有建筑垃圾经过处理回收到建筑中去，使建筑更加环保、节能、耐久。”
理性思考
3D打印房屋未来道路还很长
主材料在一些国家禁止建筑大量使用
    不过，对于如此大手笔的规划，也有人表示了担忧。日前，同济大学建筑系教授来增祥表示，3D打印在建筑新材料开拓和建筑工艺上的创新探索值得称赞，不过3D打印房屋要真正普及，恐怕还需斟酌。比如该3D打印的“油墨”的构成主要是高标号水泥和玻璃纤维。而据他所知，某些国家禁止建筑大量使用玻璃纤维，因为玻璃纤维会影响人体呼吸系统。高强度水泥未来的回收也有困难，目前我国高层住宅普遍使用的是钢筋混凝土或全钢结构，其中钢铁可以回收，因此传统建筑材料在未来的一段时期内依旧有很大优势。
    此外，建筑不仅光有外在的形态，特别是人居住宅，更需要对内部结构、综合强度、刚度、防火性、使用年限等多方面进行综合考量。而“油墨”的承载力强度、耐久性等各项指标是否符合标准，还有待相关部门的权威检测和认证。
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