3D列印建築的現實與未來

2021-01-18 BIM學習網

消息一:3月16日,在沙特國王薩勒曼的見證下,上海盈創建築科技有限公司與沙特Almobty建築集團籤署合作備忘錄,用沙特方式啟動超百億項目與盈創的合作。

編者案:

首先為盈創叫好,能出新聞也是建築科技向前發展所需的推動力之一,盈創也應有其獨到之處。

但對於專業人士來講仍需理性看待該新聞,該新聞是去年5月新聞的延續:

2016年5月24日,全球首座3D列印辦公樓在杜拜舉行了開幕典禮,樓面面積達250平方米,是使用一臺20英尺(6米)乘120英尺乘40英尺的印表機列印出來的,只用了17天就完成,成本僅14萬美元,研究估計3D列印技術可將建築時間縮短50%至70%,並節省50%至80%的勞動成本。

問題有幾點:

1)筆者了解的情況該項目不是文字理解的在項目現場像印表機列印出來的,實際情況類似於裝配式建築在生產基地製造出來(只是生產設備和工藝有所不同),然後運輸到項目地;

2)該新聞中提到的是通過巨型列印設備實施的建築列印,越大的設備系統越複雜,其成熟與完善不是一個簡單的事情,筆者持保留觀點。即使如此該設備的生產製造成本也是一個天文數字,必然需要足夠多的市場才可支撐,這也是當前裝配式建築的核心困境,萬科有足夠量支撐,發展多年依然困難重重。


消息二:2016年英帝國理工學院、倫敦大學學院和英國巴斯大學的研究人員對於未來3D列印藉助BIM,再新添無人機雙翼後,將在災難安置房領域發揮的作用有了更高的期待。

這種3D列印+無人機的技術被稱為「空中添加建築製造」(Aerial Additive Building Manufacturing),簡稱AABM。研究人員表示,他們希望通過AABM,實現:無人機搜集現場信息—將搜集到的信息提供給BIM軟體—設計結構—使用具有3D列印功能的攜帶了列印材料的多架無人機進行建設。

編者案:

該課題研究經費為330萬美金,研究周期為4年。

在特殊災難情況發生時,外援人員進不去,無人機的功能是偵察與收集環境信息,然後進行設備與物資的運輸,讓被困人員操作快速搭建安置房屋,而非新聞信息所傳遞好像無人機實施空中列印。


什麼是3D列印

3D列印,是快速成型技術的一種,它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。

3D列印技術被譽為第三次工業革命的關鍵技術,它是通過數位技術材料印表機來實現的,通過三維掃描,CAD構圖,然後用3D印表機把實物製造出來,3D列印技術的運用十分廣泛,在模具製造、工業設計可以用於零件的直接製造,同時在建築、工程與施工、航空航天、汽車等領域也都有所運用。


3D列印的技術問題

1.印表機的大小問題,列印的物品和印表機的大小是成正比的,如果說想要把房子列印出來的話,建造幾十米的印表機不經濟也不一定現實。

2.列印精度的問題,現在的印表機的精度並不能滿足我們住房的要求。

3.成本問題,目前來說,高精度的3D印表機十分昂貴。

4.列印時間的問題,一臺印表機只是列印一朵玫瑰花就需要一個小時。

5.列印材料的問題,當前3D印表機的材料有如下幾類:

工程塑料:ABS材料、PC材料(只有白色)、尼龍玻纖(強度低,抗能性好)

光敏樹脂:Somos Next材料(韌性好,精度和表面質量更精準)、樹脂Somos 1122材料(防水性與穩定性)、Somos 19120材料(粉紅色、鑄造專用材料、低留灰燼和高精密)、環氧樹脂(含灰極低、適用極其精密的快速鑄造模型)

橡膠類材料:硬度、拉伸強度、抗撕裂強度好

金屬材料(機械性能):鈦金素、鈷鉻合金(強度高、耐腐蝕、耐熱)、不鏽鋼(耐腐蝕、性價比高)

陶瓷材料:高硬度、耐高溫、低密度、耐腐蝕,易脆

 

3D列印建築的兩種可能的解決方案

1.建築工程模塊新材料的列印:即3D列印用於建造複雜結構,即建築模塊(Buildingblocks)

而非整座建築。對於模塊建築體系而言,3D 列印技術可以應用於獨立單元的生產,並可在工廠內對模塊內部進行裝修布置,隨後運輸到現場通過吊裝將模塊連接為可靠的建築整體。

2.直接用3D印表機進行施工(AEC)模擬列印出整棟建築:具體列印過程如下:先在待建房屋的空地上安裝大型「列印」設備,該過程大概僅需要兩三名工人幾個小時時間。該設備外觀類似兩邊有滑軌的巨大行車,根據房屋3 維設計圖紙,穩定、均勻擠壓混凝土,一層一層疊加「列印」與此同時機械手還能進行其他建築材料的安裝,甚至可以做像鋪設瓷磚這樣的精細活。


3D列印建築面臨的難題

1.研發具有較高抗拉強度、較強抗裂能力和塑性的複合材料,可以通過在混凝土基材中加入纖維材料和細骨料的方法來提高其抗拉強度和各項性能指標。

2.採用兩種列印材料,一種為受壓材料,一種為受拉材料,列印時設置雙列印頭,在構件的受拉部位列印受拉材料,受壓部位列印受壓材料。兩種列印材料之間必須具有良好的黏結性能,才能有效形成一個整體工作。

3.採用受拉性能良好的模板,將受壓材料列印在模板中。模板可以起到3個作用:一是支撐作用;二是作為受拉材料,起到類似於鋼筋的作用;三是可以解決列印材料表面粗糙的問題。模板材料可以採用鋼板或者受拉性能良好且有一定剛度的纖維材料。

4.印表機械的研製,印表機械是實現3D列印建造技術的重要工具。印表機械的移動範圍直接影響到可列印建築的尺寸,列印噴頭的性能直接影響到列印精度和列印效果。


BIMer穩住了。硬體科技越成熟,BIM的用武之地將越大,不論是VR,還是AI,或者是3D建築列印,BIM做的是城市或建築編程,硬體體系的成熟才能讓程序價值凸顯。

硬體科技要關注,核心還要練好BIM基本功,畢竟很少BIMer有機會成為硬體玩家的。


擴展連結:

BIM軟體技巧大全

BIM精華文章與觀點

BIM案例實踐集

BIM取證攻略


相關焦點

  • 3d列印如何進入建築行業
    自2016年西班牙首座3d列印人行天橋投入使用以來,對3d列印建築的推動似乎正在加速。今年1月,上海為世界上最長的列印混凝土橋梁揭幕,而首個列印鋼跨將於今年在阿姆斯特丹一條運河建造。除了橋梁,荷蘭埃因霍溫市首批可出租5棟球莖狀建築的3d列印房屋將於今年夏天上市。有些藝術,甚至是滑稽的設計看起來就像建築幻想。
  • 3D列印建築 會在未來取代正常房屋嗎?
    在我國,3D列印房屋進入大眾視線當屬騰訊在2014年的關於上海3D列印房屋的一偏報導,當時大眾對3D列印房屋這一新鮮事物感到驚嘆不已,時間愈久,這種新鮮感逐漸消退,不過關於3D列印技術在建築行業的應用研究卻沒有停止過。既然談到3D列印建築是否會在未來取代正常房屋這個問題,筆者也沒有明確的答案,下面我們還是來分析一下吧!
  • 3D列印成杜拜新名片 未來25%建築3D列印
    佔地640平方米、高約9.5米、雙層、白色連體結構……不久前竣工的阿聯杜拜市政府辦公樓,是目前世界上最大的3D列印建築。據了解,該建築施工時,現場沒有四處堆放的建材。工人們用傳統建築方式構築地基,再藉助大型吊具,將3D印表機移動到建築的各個定點。3D印表機在預先設置的建築輪廓上直接輸出建築材料,層層向上堆疊直至要求的高度。
  • 3D列印房子到底是什麼原理?
    近幾年來,3d列印技術有了很迅速的發展,且在現代社會生活的很多領域到取得了很廣泛的運用,而在房屋建築領域,3d列印技術技術操作更加方便、簡單和快捷,可以運用簡單、真實的材料對實體進行快速的建造和成形,成品能夠直觀的反映出建築設施的結構、尺寸等相關特點,3d列印技術建築模型在未來的發展中具有良好的發展潛力。
  • 3D列印的再一套建築,未來建築業一覽
    3D列印的再一套建築,未來建築業一覽 2020-11-22 13:48 來源:澎湃新聞·澎湃號·湃客
  • 將是未來大趨勢?用3D列印的建築你敢住嗎?
    從燃油汽車到現在的油電混合甚至是電動汽車、從普通的電腦到現在的AR科技和VR科技,高科技的產物離我們越來越近,3D印表機在這個科技發展前行的時代也逐步變成未來趨勢。眾所周知,在建築行業,3D列印技術相對比較成熟,各式各樣的3D建築也誕生亮相,我們只知道製作的過程比傳統的建築行業簡單不少,但真正用3D列印出來的建築你敢住嗎?
  • 3d列印房子的弊端_3D列印食品的利弊
    打開APP 3d列印房子的弊端_3D列印食品的利弊 網絡整理 發表於 2020-03-21 11:00:08   什麼是3d列印房屋   2013年紐約Softkill Design工程建築個人工作室初次明確提出了3D複印房子定義,並將在2013年夏季修建實體模型。
  • 世界首個3D列印商用建築!杜拜未來辦公室被列入金氏世界紀錄
    金氏世界紀錄官網2020年2月21日,杜拜3D列印的建築——未來辦公室,作為世界首個3D列印商用建築被列入金氏世界紀錄。3D列印建築的想法曾經是一個夢想,但今天它已經成為現實。「未來辦公室」不僅見證3D列印技術的效率和創造力,也對重塑建築和設計行業起到重要的示範作用。杜拜政府的目標是利用這種科技趨勢,成為一個全球性的創新和3D列印中心。
  • 3D列印建築,走著瞧
    然而此前,無論是俄羅斯曾發布的3D列印建築,還是荷蘭列印的莫比烏斯環景觀房建築,都不是直接列印出的完整房子。因此,本報1月28日以《3D列印住宅「私人訂製」》為題對上海盈創裝飾集團有限公司(以下簡稱上海盈創)在蘇州工業園區展示的3D列印整體建築報導後,引起了社會各界的廣泛關注和討論,有人點讚,也有人質疑。
  • 虛擬實境?3D列印?未來餐飲業將會何去何從?
    未來食物到底有哪幾大主流趨勢?味道怎樣?今天我們就來一探來創想探究下未來吧!在電影《黑客帝國》中,所有人都生活在一個巨大的虛擬實境裡。他們所見所聞所吃的一切,都不過是電腦程式對大腦的欺騙。「多此一舉」的分子料理;「讓你怎麼吃都吃不胖」的VR虛擬實境;「想吃什麼,列印什麼」的3D食物列印……按目前的態勢,未來人類會變成只吃垃圾食品,每天坐著不動的大胖子嗎?
  • 3D建築列印的踐行者
    中國第一臺3D建築列印原型機,CONFOUR CRAFTING ZERO至此,3D建築列印正式進入中國並在中國蓬勃發展。從3D建築列印的上下遊而言,涉及到材料,布筋,機械,運動控制等相關的專利。在具體的實施過程中,還存在著傳統加現代的施工方式,特別是樓層板如何列印,鋼筋如何布置等關鍵技術難點。目前,3D建築列印企業急需解決的首要問題就是產品化,即列印設備的產品化,以及列印作品或構件的產品化;另外一個,就是好的商業模式的建立。
  • 青浦迎來全球採購3D列印建築技術客商 中國自主創新的3D列印建築...
    今天(24日),位於青浦的上海盈創循環產業園內,迎來了英國中央政府國際貿易部對外直接投資司司長沃克,以及美國、澳洲、墨西哥、奈及利亞、南非等地的盈創全球3D列印建築合作夥伴。擁有中國自主創新3D列印建築技術的上海盈創公司宣布,該公司今年與交通運輸部公路科學研究院公路交通環境研究中心、蘇州航道處、蘇州繞城高速、沃薩潤等單位共同探索,實現了 3D 列印建築技術在交通水利工程中的運用。未來,在全球新基建領域,盈創的3D列印材料將廣泛運用於航道、河床、高速公路聲屏障建設中。
  • 3D列印建築房屋,讓裝配式建築更上一層樓
    【摘要】 3D列印技術推動著製造業的數位化發展,在3D列印的世界裡,建築師、工程師藉助科技之力,將建築與3D列印結合,讓3D列印建築房屋走進我們的生活。
  • 青浦企業創新3D列印建築,未來連搬磚的機會都沒了!
    青浦企業創新3D列印建築,未來連搬磚的機會都沒了!盈創3D列印建築技術通過將5G、人工智慧、大數據、雲計算、區塊鏈、工業網際網路等創新技術的應用結合,實現了建築智能化遠程管理、3D列印建築裝備的人工智慧、3D列印建築油墨的新材料大數據分析、再生與再循環資源的區塊鏈管理,以及 3D列印建築全球化工業網際網路技術應用。
  • 3D列印月球基地的技術思路
    下面,南極熊摘錄部分網友的留言,和大家分享:薯條:「如果造一個太陽能燒結的月球3d印表機,應該能在月球開發中派上很大用場,在月球上太陽光輻射強度比地球大得多,而且不受天氣影響,我覺得應該蠻有吸引力的」南極熊3D列印:「其實,可以使用月球塵埃作為材料,然後利用太陽能發電,用sls雷射燒結技術,來3d列印月球基地」飛鴻無影:「月球做基地考慮下面幾個方面:
  • 3D列印原理是什麼和能列印什麼?卻被認為能促成第三次工業革命
    ,這麼重的一個構件,下一步還需要用數控車床,進一步的切削,削掉多餘的材料,這就導致浪費很多的原材料,而用3d列印大概可以節約91%的原材料,3d列印技術可以列印飛機機翼緣,是不是和大家想像的有點不一樣?
  • 3D列印建築行業應用案例分享
    如今全球各地都掛起了3D列印房屋的風潮,讓人不由憧憬起未來的居住場景。不過,其實目前的3D列印建築只是處於發展初期,其面臨的挑戰還有很多。在大部分人心中,3D列印只存在於高新科技領域。但隨著3D列印建築技術的日益完善,特別是3D列印建築技術在建築行業的成功應用,3D列印建築技術引領的產業變革有望成為建築業未來的方向,3D列印建築正以越來越迅速的姿態展現在世人面前。近年來,3D列印建築在全球悄然興起,世界各國都掀起了3D列印房屋的熱潮。
  • 3D列印建造的建築亮相 別墅也能「列印」出來圖
    這批建築包括一棟面積約為1000平方米的別墅、一棟5層居民樓和一棟簡易展廳等,建築的牆體由大型3D印表機噴繪而成,呈現出年輪蛋糕般的螺紋結構,而列印使用的「油墨」則由水泥、少量鋼筋和建築垃圾製成。據介紹,這些建築採用3D列印技術製作後,可節約建築材料30%到60%,工期縮短50%到70%,節約人工50%到80%,建築成本可至少節省50%以上。
  • 建築3D印表機:華商陸海用3D列印技術創造建築魔法
    華商陸海建築3D印表機的問世,將建造廁所的時間縮短30%,且大幅節省了建造房屋的人力和支模的物力,還能建造出富有個性需求的特色房屋,讓廁所也能更加符合當地特色。相較於傳統的農村廁所,3D列印衛生間具有工廠定製化、建築可移動化、排汙一體化等諸多優勢。
  • 青海3D列印建築形成國內首條產業鏈
    未來,明陽公司負責油墨材料的開發應用,七家國際巨頭分別負責3D建築列印產業鏈中的納米級材料、設備等關鍵環節,最終開放物流網線下定製。今年青洽會上,我們可以看到由青海人自己列印出來的3D建築模型——紐約世貿中心的鋼鐵大鳥車站,這個車站曾用了12年時間建造,如果用3D列印技術,一天之內就可以完成。