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房子“打”出来 3D打印技术将重塑建筑业

行业上下游中国仪表网2015年03月20日 13:21人气:3589

  【中国仪表网 行业上下游】3D打印技术的出现,在科技领域的滚轴中,将是浓墨重彩的一笔。今年1月在苏州,3D打印技术打印出了一幢别墅,向人们展示出其在产品直接制造方面的“本领”。
  

 
  3D打印技术是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可黏合的材料通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术在模具制造、工业设计方面的应用已不鲜见。而今年1月在江苏苏州,3D打印技术居然打印出了一幢别墅,向人们展示出其在产品直接制造方面的“本领”。
  
   一样的外形,不一样的本质
  
  如果仅从外观上来看,3D打印建筑与普通建筑并无太大区别。但无论从材料、工期还是建造方式上都与普通建筑大相径庭。据上海盈创装饰集团董事长马义和介绍,3D打印房屋的墙体呈现出年轮蛋糕的结构,由一层层水泥材料堆叠而成,每层大约2厘米高。
  
  北京工业大学建筑与城市规划学院副教授廖含文告诉记者,3D打印建筑的原理和小打印机一样,用速凝的材料通过计算机的三维设定将模型以喷图的方式一层层打印出来。
  
  “3D打印建筑相当于一个大型的喷图设施,所使用的‘油墨’是混凝土与胶混合而成的物质。曲线复杂的建筑平面就像我们用CT扫描一样一层一层喷出来。这些零部件一旦凝固之后,它的壳与一般的建筑就没有太大的区别了。”廖含文说,“因此3D打印建筑与普通建筑在功能上应该是没有区别的。”
  
  打印机的“油墨”里除了水泥和少量钢筋外还添加了一些处理过的建筑垃圾。因此3D打印建筑最大的好处就是节能环保、节省材料,而且在施工过程中不产生任何扬尘和建筑垃圾。一栋1000平方米的两层别墅,打印一天、拼装两天,3个工人就能完成。与传统建筑相比,3D打印建筑可节约建筑材料30%~60%、缩短工期50%~70%、减少人工50%~80%。据测算,总的建筑成本比普通住宅节省超过50%。
  
  建筑规范待完善
  
  “目前,3D打印建筑的施工方案介于3D打印和常规的施工方式之间。”廖含文解释道,“在打印完建筑部件之后要对它进行局部切割,之后再将大型部件及其构件调运到施工现场,然后到现场进行拼装。只需要用传统的方式打下地基,然后把构件码在地基上,类似于搭积木一样,一层层搭上去就可以了。”
  
  相关专业人员表示,由于所有的墙体都是承重墙且打印的工程材料坚硬,所以房子设计的时候只设计了横面钢筋。虽然房子看似空心,但承重能力可以达到建筑规范。
  
  “现在的3D打印建筑是通过逐层紧压的方式,使建筑在坚固性上达到要求。目前,3D打印建筑在经过结构计算后,允许有一定的空心率,但它整体承重的密度和承受力应该可以维持建筑空间的承受需要。”廖含文说。
  
  对于3D打印建筑是否符合建筑规范这个问题,廖含文认为目前法律上的定义还比较模糊:“建筑设计规范分类很细,一般建筑在施工完成的验收阶段需要分类评估,比如防火设计是否符合消防规范、楼层间距是否符合日照规范等等。3D打印建筑如果要以建筑规范来验收的话,目前还只能以现行的建筑规范来进行评估,如果每一个项目都符合建筑规范的话,那么这个3D打印建筑就是合法合规的、可以投入使用。”
  
  但廖含文同时也提醒,在具体的工程验收阶段可能会遇到这样一个问题:比如仿木建筑有木建筑的工程验收规范,钢结构的建筑有钢结构的工程验收规范,而3D打印建筑目前并未出台相应的规范,主要是通过各个功能性规范来衡量它是否合格,但从其结构本身来说目前还没有办法验证建筑的合规性。
  
  应用前景广阔
  
  从目前的发展趋势来看,3D打印建筑不是建造空间很复杂的建筑,比如说大空间、大跨度建筑和高层建筑等。大多还是平层或者二、三层的小型、试验性质的建筑。“这些建筑从建筑结构的角度讲,还没有强力受力的需求。”廖含文说道。
  
  廖含文预测,未来,3D打印建筑有可能大规模走向市场。但它目前的主要应用还是在需要快速建造、功能要求简单的建筑上。比如灾后救灾时的赈灾建筑,它的特点是功能要求简单、量大、时间紧迫。这种情况下,3D打印建筑就具有明显的优势了。“赈灾建筑、临时移动建筑等等有特色的方向还是有很多应用的前景和价值的。”廖含文最后说。
(本文来源:中国科学报转载请注明出处
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