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3D打印的现状与趋势。

3D打印是快速成型技术的分支之一。它基于数字模型文件,利用粉末状金属或塑料、纤维等材料,通过逐层打印构造物体。目前,3D打印技术正快速发展。从最早打印简单的玩具,到后来的人体器官,再到近期可以实现房屋打印。(早在2012年11月,苏格兰科学家首次利用3D打印机打印出了人造肝脏组织。2019年,以色列某大学科学家更是利用3D打印技术打印出了完整的心脏)。

3D打印的过程可简单分为三步:第一步是使用计算机建模软件进行建模,第二步是将建成的三维模型分区成逐层的截面,第三步是指导打印机逐层打印。

在建筑方面,我们可能已经见过使用3D打印技术制造的建筑,只是不自知。例如,在庆祝建国70周年大会的群众队伍中,奋进上海彩车上的中共一大会址、自贸区、陆家嘴等微缩建筑模型都是通过3D打印技术制造的,如下图所示。

3D打印在我国的应用。 

我国的3D打印房屋技术快速发展。今年,广州市白云区太和镇的某供电局使用现场建筑3D打印技术建设配电房,通过逐层挤压混凝土,只需10分钟就能提升6公分配电房墙体的高度。这将缓解白山村供电紧张的问题,同时也验证了能够解决实际问题的技术才是好技术。

国外的发展。 

这个月,美国加利福尼亚州的创业公司Mighty
Buildings专注于3D打印房屋建筑技术方案,已获得3000万美元(约2.1亿人民币)的投资。他们能够在24小时内3D打印一个32平米的房屋单元,将完成的房屋运输到合适的地方,然后进行吊装,便有了一个家。一个32平米的3D打印房屋的售价为80万人民币。这个价格只考虑了房屋本身,不包括土地。目前,由于成本和技术成熟度的限制,3D打印房屋尚不能大规模普及。3D打印建筑量产还存在其他限制因素。

3D打印的局限性。

1.目前的3D打印建筑机器较大,随着机器尺寸的增大,制造难度和成本也增加。目前,大型机器打印的细节反而较差。

2. 3D打印采用模块化,事先打印出每个组件,然后现场组装。这样做可以避免房屋尺寸的限制,但现场组装又涉及到劳动密集型的工作,增加了成本。

3.技术尚不成熟,有很强的噱头感。
3D打印更适合打印单体小体积的建筑物,而当今建筑业正朝着摩天大楼的方向发展,3D打印目前无法应对摩天大楼的需求。郭台铭曾以3D打印制造的手机为例,指出3D打印的零件没有实际用途,因为这些产品无法添加电子元器件,无法用于电子产品的大量生产。
"即使生产出来的产品,很难进行大规模生产,而且一旦摔落就会碎裂。

虽然由于成本、技术成熟度等原因,3D打印房屋尚不能大规模生产,但我们也应该看到3D打印的显著优势。

1.
更安全。由于建模和施工都是通过电脑进行的,与传统建筑工地相比,3D打印房屋无疑更安全。数据显示,美国每年有1/5的工人死亡案例与施工有关。而3D打印建筑将大大提高建筑安全性。

2.
更环保。传统建筑业产生大量建筑垃圾和噪音。你是否曾见到过堆积如山的小区建筑垃圾?你是否被邻居的建筑工地噪音所困扰?3D打印可以更准确地估计施工所需材料的数量,因此减少了(接近于零)建筑垃圾的产生。由于3D打印采用模块化的吊装组装,减少了建筑施工的噪音,更环保。

3.复制性。精确地实现物体的复制。未来,只要样品得到认可,3D打印可以进行大规模复制,避免了人工建筑中的误差和随机性。复制性也意味着更快、更高效率。

未来,具有这些优势的3D打印建筑物有可能大规模普及并应用于建筑业吗?目前来看,3D打印建筑非常适用于疫情检测站、贫困地区棚户区改造、灾区重建等领域。例如,在墨西哥湾居住的贫困人口以每天约3美分的价格住进了由3D打印的500个房屋社区,而此前他们只能居住在贫民窟......