「建築3D列印速度那麼快，為啥不去列印火神山醫院啊？」
靈魂拷問來了
雖然3D列印沒能列印火神山醫院
但是疫情一線依舊有他們的身影
『3D列印護目鏡直擊疫情一線』
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建築3D列印隔離屋運往武漢
首批15套；「日產量可達100套」！
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看上去振奮人心的新聞下是重重質疑聲
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有人提出質疑：那是否3D列印只是看起來很高大上，實際上是在忽悠人？
早在之前，就有3D列印技術獲得了輿論關注。
那麼3D列印技術究竟是什麼呢？
在建築領域如何運用？
以下資料來源知乎。
3D列印技術，是上世紀80年代開始興起的一種高新製造技術，其以數字模型為基礎，運用計算機自動控制技術, 通過逐層列印方式構造三維實體，具有數位化、智能化、機械自動化等特點，而且相較於傳統的減材製造，3D列印又稱為增材製造。
事實上，3D列印技術在國內已有三十多年的發展歷程，期間經歷了多個不同的發展階段：
上世紀80年代，3D列印技術首次誕生，引起大眾關注；
上世紀90年代，3D列印技術在研發應用方面獲得初步發展；
本世紀初，由於3D列印技術在多方面的市場應用潛力，吸引大量投資、創業者湧入，市場上甚至出現一股3D列印技術熱潮，但終究受限於技術研發與行業應用程度，市場遇冷後熱潮漸退；
而目前，3D列印正在經歷技術上的實質增長期，即不斷的技術積累、技術突破與技術應用。這種實質增長最直觀的表現，即是3D列印技術近年來更頻繁的應用於如醫學、製造、建造等行業領域，技術研發與市場應用真正開始融合。
但需要注意的是，實質增長期並非最終的技術成熟期，個案技術示範成果不代表技術具備廣泛應用性條件。如此次中建二局打造的「原位3D列印雙層示範建築」，僅是中建股份技術中心和中建二局華南公司聯合立項課題《建築 3D列印技術研究與應用示範》的展示工程，距離3D列印技術真正廣泛應用於建築施工領域，我們還有很長的路要走。
作為一項高新製造技術，3D列印建築技術相較傳統建造技術工藝，在資源與成本消耗、建築施工效率、人力節省、資源環保等方面有著明顯技術優勢：
1、機械化程度高，施工速度快，降低成本。如此次中建二局應用3D列印技術建造的雙層示範建築，淨耗時不到60小時，高機械化3D列印技術能夠有效減少建設時長，縮短工期，減少成本。
2、無模板施工, 資源消耗少。相較於傳統施工工藝，3D列印建築無需模板施工，且一次成型，一方面減少資源消耗，一方面避免因返工和因尺寸差別而導致的資源浪費。
3、勞動強度低, 節省人工。3D列印建築的機械化程度很高，相繼常規建築施工可以減少一半的人工消耗。
4、施工過程安全、清潔。目前，3D列印建築採用的材料為新型混凝土材料，減少了常規施工中出現的揚塵、施工噪音汙染。
5、設計自由, 精確建造。3D列印技術的特點之一即是高機械化精確操作，這為建築師的設計工作提供了更大的空間與更好的條件，藉助CAD軟體，通過3D列印，實現各種複雜、創意設計。
上述技術優勢的實現，其前提條件是擁有相對成熟的技術配套措施。如由於3D列印建築一次成型，無需模板施工，不會因返工和尺寸差別導致資源浪費，那麼這客觀上就要求3D列印設備具備較高的技術精度；再如節省人工一項，相對於常規施工，3D列印的確降低了對施工人數的要求，但對施工人員的技術能力卻有著更高要求。
除此之外，目前3D列印技術在建築領域的應用瓶頸，主要在於材料與設備兩大方面。
材料問題
「材料問題」可謂是影響3D列印技術在建築市場應用中的關鍵性問題。同常規建築施工一樣，3D列印建築的列印材料也主要為混凝土，但不同的是，3D列印建築所用混凝土材料有著更專業複雜的材料要求。
3D列印建築需要一種全新的混凝土材料，這在客觀上需要經歷一個「技術研發-技術應用-技術突破-成本降低」的周期過程。就目前而言，市面上的各種3D列印材料明顯成本過高，且在安全質量強度方面還有待進一步提高。
設備問題
3D列印建築技術中，設備因素也是影響其具體市場應用的重要因素。這裡主要指列印設備的尺寸、精度、受環境影響程度等。在此次雙層列印建築的具體列印過程中，不難發現3D列印設備的尺寸與具體建築規模是密切相關的。
未來3D列印技術廣泛應用建築施工領域，所面對的建築規模必然不會只局限於幾米或幾十米，這對3D列印設備本身是一個巨大的挑戰。如，3D列印設備如何適應更大體量的建造要求？設備尺寸變大，列印精度是否影響？設備儀器佔地面積變大，受天氣、環境因素影響，如何保證正常列印施工？
當然，上述觀點絕非否認3D列印建築技術在環保、施工技術、建築業發展等方面具有的重要價值與意義（這也是國家在2018年將其列入國家戰略發展技術的主要原因），以及目前我國取得的重要技術成果。僅希望相應行業與技術人員，能夠理性看待國內3D列印建築技術發展。
那麼接下來講講3D列印在建築上的實現具體的應用有哪些？
國內民用建築大規模應用3D列印技術案例
國內外均有房屋建造商前行於3D列印建築結構的前沿。其中盈創新材料（蘇州）公司於2014年1月，在蘇州工業園區使用3D列印構件+裝配式組裝的方式建造一棟面積1100平方米的別墅和一棟6層居民樓。
盈創公司針對3D列印建築物存在的技術難題採用了相應的解決方案：
（1） 列印構件以水泥與玻璃纖維作為原材料、列印類似GRC的構件，較好解決了別墅和多層的表層結構材料問題。與傳統鋼筋混凝土結構相比，採用水泥替代混凝土、玻璃纖維替代鋼筋。後續尚需進一步解決水泥玻璃纖維構件的受力試驗及承載能力極限狀態計算公式推演，玻璃纖維在水泥中的錨固搭接構造，構件的質量驗收標準等問題。
（2） 3D印表機採用龍門架結構形式，把傳統混凝土澆築方式簡易轉換為3D列印方式；通過自動定位系統，準確定位鋼筋網片和其他裝飾構件的擺放位置，減少人工幹預、降低誤差。
（3） 通過裝配式技術解決列印構件尺寸有限的問題，其中一項關鍵技術就是利用「雙皮牆」原理整體解決外飾面、埋設管線和結構連接受力的問題。
盈創公司較好地解決了低層或多層建築物的3D列印技術難題，形成了成套的實際解決方案。後期可在列印構件表觀質量的改良、圍護牆與保溫隔熱裝飾一體化的實現等方面進一步提升。
案例二：北京華商陸海公司列印建築
華商陸海所推出的擁有多項專利技術的「龍門式」和「塔吊式」兩種不同體量的建築3D印表機，以「現場整體列印」的技術優勢不僅大幅提升了施工速度;無需過多人工幹預的施工流程，在大量節省勞動人員的同時，又極大降低了用於施工安全措施的費用。與此同時，由於是整體結構成形，建築抗震性能方面也大大增強。
正是基於以上的種種技術優勢，華商陸海在今年10月現場列印出了一座面積超過600平米的建築——新溫莎城堡。通過相關部門的現場檢驗，該建築完全符合現有的國家施工規範和標準。由此，華商陸海成為了「首家實現3D建築列印『商用化』企業」。
該建築物長約30米、寬約11米。所採用的3D列印方式真正實現了施工工地現場列印、且原料仍然採用普通鋼筋混凝土，通過直接澆築成型技術，取消了模板工序、相應降低模板工程造價成本及工期。
儘管有珠玉在前，國內採用3D列印建築物的探索之路仍然漫長，需要直面並克服在材料發展、技術標準、質監管控、列印質量和綜合價格等多方面存在的困難和問題。
國外3D列印建築的實際案例
杜拜——世界最大的3D列印建築
位於美國的Apis Cor公司為杜拜市政府完成了一座兩層行政大樓牆壁結構的3D列印。它高9.5米，面積640平方米，是迄今為止最大的3D列印建築。
△ ©APIS COR
△位於杜拜Al Warsan的3D列印的兩層建築外觀
△位於杜拜Al Warsan的3D列印兩層建築的內部
建築的牆體結構直接在現場建造，沒有額外的組裝工作。建築總面積640平方米，大於Apis Cor的3D印表機處於靜止狀態時可達的列印面積，因此印表機需要通過起重機在施工現場移動，來列印所有的牆體。列印整個建築的牆體結構只需要一臺機器和3個工人完成。
據統計，使用傳統方式建造這個大樓
預計要250萬迪拉姆，
但用3D列印技術，
造價就不到100萬迪拉姆。
同時，建築廢料減少了60％，
建築人工量減少了50%，
主要的工作都由下面這臺機器完成。
通過噴嘴將水泥混合物分層擠出，
列印出大樓的基本結構。
由於建築物太大，
所以還配備了一個起重機，
當一個區域建成後，
起重機就會把3D印表機
移動到另一個區域。
整個施工過程都是露天的，這意味著無法控制場地溫度、溼度等環境因素。這種3D列印材料的開發與測試都在惡劣的氣候條件下進行，可以滿足露天施工的需求。
值得注意的是，
整個項目僅耗時三周完成。
△ ©APIS COR
此項目中包含的內容有：
結構計算：包含對地震作用、垂直作用、樓板質量和質量慣性矩、結構模型、模態分析、意外扭轉效應、剪力、位移、損傷極限、內力等的建模模擬。
基礎部分：由總承包商常規施工。
牆壁：由Apis Cor 3D列印。材料為石膏基混合物。
加固：柱子模板由3D列印，並由人工填充鋼筋和普通混凝土。
樓板：預製。
屋頂、窗戶、隔熱材料：由總承包商提供。
△ ©APIS COR
Apis Cor公司的CEO和創始人Nikita Cheniuntai表示，「建築3D列印技術還處於發展的早期階段。我們做了大量的研發工作，使這項技術可以大規模使用。這個項目給了我們獨特的知識和寶貴的經驗，這將幫助我們改進我們的技術和開發我們的3D印表機的新版本。改進後的版本將更可靠、更節省時間，建造速度將是原來的兩倍。該項目是混凝土3D列印行業向前邁出的一大步。」
目前，該建築物已經通過了所有安全檢查，具有與常規建築物相同的使用壽命。
△ ©APIS COR
據了解，杜拜此前推出了一項
全球性3D列印戰略計劃，
旨在讓杜拜成為全球3D列印領域的領導者，
同時也要提升阿聯和杜拜
作為3D列印技術領先中心的地位。
由烏克蘭的工程師Maxim Herbut研發設計的3D列印的房子，它叫做Haus.me。
建造起來比傳統的房屋減少20%的能源消耗，而且堅固耐用，7級地震都不會倒。
採用專門研發的複合聚合物絕緣材料，可以保留房屋內儘可能多的熱量和能量。
同時，使用3D列印技術，將該材料融入到建築牆體的建築材料中，並最終完成一個預製的房屋結構。
超級絕緣的結構使太陽能電池板和備用電池能夠為整個房屋供電，因此，這個房子能夠建造任何地方，而不需要考慮有無電網。
除此之外，房間內配有智能家居系統，通過平板電腦和手機就能遠程控制燈光等設備。
還配有一個100英寸的自動升降投影屏幕，以及自動窗簾系統。
壁櫥櫃門也是感應開關。
就連進戶門也配有自動鎖定系統，並且是雙層保護。
雖然這個房子只有大約37平方米，但是普通家裡該有的這裡都一應俱全。
配有一個隱藏式的廚房。
打開後，裡面還配有自動咖啡機和自動感應水槽。
當然，衛生間也不會少。配有一個臺盆和一個馬桶，還有一個獨立的按摩淋浴房。
而且，還有一個空氣-水發生器淨化系統，以及用於處理黑水的生物活性汙水系統。
值得一提的是，房子配有的六扇落地玻璃窗非常牢固，即使用錘子砸，用腳踹都沒問題。
這樣一來，這個房子就不懼折騰，可以運到任何你想要去的地方，搬家變得超級簡單。
目前，共有三種房型，這個37平方米的小家稱為mOne，售價大約20萬美元，還有一個74平米的叫做mTwo，是一個兩室一廳房型，售價大約38萬美元，最後還一個豪華房型稱為mFour，面積大約150平方米，有三間臥室和兩個衛生間，售價大約100萬美元。
上個月第一個房子已經交付給一個烏克蘭的業主，只用了幾周的時間就建造而成。
據說，之後會進行小批量生產，每月能建造5至6棟房屋。
用手機和平板電腦就能控制家裡的一切，這個3D列印的小家，大別墅都比不上它！
俄羅斯——24小時的逆天工程
工期24小時，
38平米總造價1萬多美元。
其實，這種逆天工程，
當然不是人造的，
而是用3D印表機「打」出來的，
美國的Apis Cor公司，
就在戰鬥民族的地盤，
完成了這一壯舉。
幾乎沒有人力投入，
全部的造房過程，
都靠兩個大傢伙，
一個是圓規一樣的吊臂，
一個是狀如水塔的存儲器。
吊臂高3米，臂長4.5米，
周身可360度旋轉，
是完成房屋列印的關鍵所在，
因為外形設計不是特別大，
裝在普通的卡車上，
運輸方面很方便。
只需一小時，
就能完成組裝，
然後迅速進入搬磚模式，
這速度，
比工人上工還要快。
建築水泥原料在存儲器裡備好，
通過管道運送到吊臂的柱體裡，
慢慢注入機械臂頭，
就像自動水筆一樣，
描繪出建築的輪廓形狀。
看看效果，
印表機的水平自動校平工具，
讓水泥牆表面也能變得平整，
看起來還是挺像那麼回事的。
設計師只需在電腦端
研究好房屋模型，
剩下的備料投產都無需操心，
從地基到封頂，
短短24小時，
一座37平米的就這麼落成了。
當然，印表機只能幫我們到這裡，
打出來毛坯房成品，
剩下的玻璃和內飾，
自然還是要工人來完成滴。
房子又快又省，
可是會不會是豆腐渣工程，
到底經不經住呢？
據設計師強調，
建房雖然只用了一天，
但住個175年也是不成問題。
外牆還添加了特殊的保溫材料，
在俄羅斯零下35度的天氣，
依然能保持室內的暖和。
空間雖小，
但內部大廳、客廳、廚衛、臥房一概不少。
與傳統建築方式相比，
Apis Cor 的「列印房」，
不但節省 70% 建築成本，
更不會產生建築垃圾，
環保衛生之餘，
也避免了全家大掃除。
由此可見
3D列印建築並非徒有虛表
利用3D列印
能實現房屋建造快速性、環保性、高效性
資料來源：遠洋設計匯、景觀中國、知乎、https://www.apis-cor.com/
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