「薦讀」世界首例!3D列印二層辦公樓,網友:太逆天了

2021-01-14 人民日報

最近感覺3D列印太逆天了！

當你還以為是這樣的

其實早已經能這樣了！

你以為的列印船是這樣的

其實已經成這樣了

▲金氏世界紀錄認證的最大3D列印船

當然還有這些

▲全球第一架3D列印飛機THOR

▲世界首枚3D列印的電池動力火箭

▲世界首例3D列印的人工眼角膜

3D列印這一誕生於上世紀90年代中期的技術又稱「增材製造」，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粘合材料，通過逐層列印的方式來構造物體的技術，廣泛應用於珠寶、鞋類、航空航天、醫療產業等領域，在建築方面的應用還較為前沿。

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▲中建二局華南公司廣東建設基地提供

11月17日，中國建築集團在中建二局華南公司廣東建設基地列印出一棟約230平方米的二層小樓，系世界首例原位3D列印二層示範建築。列印完成淨用時不到60小時，建成後將用於辦公和展示。

「吃進」混凝土，吐出「一座房子」，這次列印的建築施工工期比傳統建設縮短50%，在施工現場，只看到一臺3D印表機和五六名工人在工作。「由於3D技術列印房屋全部使用機械自動化操作，以往要十二三名工人操作的項目少一半人都沒問題，而且成本更低了。」中國建築技術中心材料工程研究所所長助理霍亮說。

熟悉建築行業的人都知道，混凝土澆築需要模板，但3D列印建築的施工現場卻沒有。「從傳統工藝特點來說，混凝土結構成型需要模具。而建築3D列印技術是基於計算機智能控制實現建築構件及建築免模板的施工工藝，在曲面建築和穹頂式建築建造上具有明顯優勢，同時為設計師自由創作提供了可能。」中國建築技術中心材料所所長張濤說。

3D列印技術無疑將推動製造業的數位化發展，在3D列印的世界裡，建築師、工程師和建築工人將藉助科技之力，將建築與3D列印結合，完成對現有建築技術的再造。

其實，近年來3D列印建築在國內外建築界已經引起了廣泛關注，相關探索層出不窮。

中國盈創建築科技公司曾在2015年1月用3D印表機建造出了一個5層公寓。圖片來源於網絡

阿聯「OFFICE OF THE FUTURE」項目於2016年落成，是全球首個採用3D列印技術完成的高檔辦公室項目。圖片來源於網絡

今年7月，太空灰3D列印團隊宣布，完成了全球首座整體3D列印的混凝土拱橋。圖片來源於網絡

今年10月14日，河北工業大學土木與交通學院通過3D列印技術，建造了世界上第一座裝配式3D列印趙州橋。圖片來源於微博@河北工業大學

杜拜首座3D列印雙層建築落成。圖片來源於微博@成都科協

　「目前，國內外建築3D列印技術同步發展，中國建築行業在某些應用方面甚至已經超越國外同行。」霍亮說，「3D列印建築涉及學科多，缺少相關的技術標準、設計規範。目前國內的相關行業組織已經成立，國內外的業務交流活動也越來越多。」

在國家政策引領下，國內建築企業在3D列印方面的探索正步步深入。「暢想未來，這一技術也許會用在外太空建造中，我們可能只需要一個『印表機』就能從月球表面提取材料造房子了。」霍亮說。

醫療領域

3D列印技術在醫療領域更是得到廣泛應用。2019年4月，據路透社和法新社報導，以色列研究人員創造了世界上第一顆具備細胞和血管的3D列印心臟。

△央視財經《國際財經報導》欄目視頻

研究人員從患者身上採集了脂肪組織，並且將其中的細胞和非細胞物質分離開來。分離出的細胞隨後與特製的列印材料混合到一起，列印出適合患者的心臟組織。 與傳統的器官移植相比，3D列印的這些細胞來自患者自身，這樣就會使排異反應和併發症的風險降到最低。

這是世界上首顆通過工程學設計，打造出的具有細胞、血管、心室的完整心臟，有收縮功能，但還不具備泵血能力。現階段，3D列印的心臟大約只有兔子心臟般大小。但研究人員介紹說，列印人類心臟所需要的技術是一樣的。

航空航天領域

3D 列印在航空航天領域的應用，解決了配件維修、零件緊缺問題。隨時自造零件，既提高了維修效率，又節省了維修成本。

「中國東方航空計劃在新空客350飛機上裝備超過1000個3D列印飛行部件。」東航增材製造實驗室研發工程師說，「以前如果機艙部件損壞了，我們得從指定的供應商那兒購買，可能要三個月的時間，有的時候甚至根本找不到可用的部件」。訂貨周期一長，損壞的零部件就不能及時修理。「這就是我們採用3D列印的原因，它能幫助我們高效而有創意地解決問題。」

3D列印能製造出傳統工藝很難做到的複雜操作。

比如這間特殊的車間，正在用它獨特的方式生產飛機上的零部件——材料不是切削打磨出來的，而是一點一點長出來的。

經過精心設計的3D製造，質量非常可靠。

下圖是3D列印出來的飛機機翼的金屬前緣，重量比紙板還輕，但強度卻非常非常高。

核電領域

核電設備結構複雜，運轉環境苛刻，對機械性能要求極高，但部分國外進口設備備件採購周期長、採購成本高。3D列印技術具備實現複雜結構一體化淨成形、製造周期短、材料利用率高、產品性能優良的優勢，不僅可以優化產品設計、提高設備製造質量、降低備件採購成本，還能快速高效地解決現場緊急備件供應的問題，優化備件庫存結構。

也許就在不遠的將來，科幻電影裡的場景，都會隨著科技的進步逐一實現。

本期編輯：胡程遠、蔣川

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