中國建設報裝配式建築 - 3D打印建築成為智能建造「新藍本」－鑽石舞台

隨着裝配自動噴嘴的「3D打印機」不間斷噴注施工建材，僅需3天，5~6名工人配合就可以完全建造好一棟建築面積230平方米、總高度7.2米的雙層辦公樓。「吃進去」原材料，可以「吐出來」一棟樓？這看似不可能的事情，在3D打印技術下已成為現實。

「打印機內裝有特殊的混凝土混合物『打印材料'，與電腦連接後，通過電腦控制把『打印材料'一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。」中建二局華南公司陽光智造公司負責人告訴記者，3D打印房屋沒有原料的浪費，工業垃圾少，在很大程度上降低了工程總造價，由於原材料是高強度混凝土，生命周期可以達到50年。

房子可以打印，水電站竟然也可以打印。

在青藏高原的黃河羊曲水電站大壩施工現場，建築機械來回穿梭。兩年後，這裡即將誕生全球最大的3D打印工程。羊曲水電站項目首席科學家、清華大學水沙科學與水利水電工程國家重點實驗室副研究員劉天雲告訴記者，該項目通過電腦模型將大壩「切片」，分解成很多不同的建設步驟，並在每個步驟研發相應的機器人，一層層地完成作業，一步步從整體上實現3D打印的效果。「水電站的大壩屬於柔性結構，它的穩定性主要依靠材料之間相互接觸、擠壓產生的摩擦力。」劉天雲解釋說，因此，即便沒有了鋼筋的支撐，一層一層「打印」而成的大壩依然具有很強的穩固性。

3D打印技術類似於在紙上打印文字，但不同之處在於它可以將作為「墨水」的原材料一層一層噴到打印的路徑上，從而讓原材料本身積累起來，完成從二維平面到三維立體形狀的轉變。3D打印建築最明顯的優點之一是速度快。建造一座約46平方米的單層住宅只需要24小時的打印時間。3D打印不僅節約時間，而且取消施工模具，減少了建築垃圾和建築粉塵，節省了建築材料，實現節能減碳。

「這一技術的優勢在於省人力、高效率、造價低，不同於傳統建造，建築師使用這一技術可以建造前所未有的曲面、形狀，給設計創造了更多可能性。」清華大學建築學院教授徐衛國表示，目前我國仍有大量房屋及基礎設施需要建設，像3D打印這樣的智能建造方式既能彌補勞動力資源短缺的問題，又能避免建造過程受人為因素影響，使建造過程更加標準化、精細化、智能化。

儘管3D打印建築相比傳統建築具有強度高、建築形式自由、更加環保節能等優勢，但作為一種新型技術，仍有很長的路要走。

與普通的3D打印技術相比，混凝土的3D打印技術難度更大，對建築材料的要求更高。首先要保證混凝土在打印過程中能夠順暢流動，這樣才能順利進出打印機，不會堵塞。其次從打印機擠出的混凝土必須能夠快速硬化並變得足夠堅固以承受後續層。在滿足上述要求的基礎上，還需要使這些層之間達到足夠的附着力，緊密連接使建築渾然一體。

在打印設備方面，目前的3D打印混凝土設備還不能夠完全滿足其應用環境的特殊性的要求，只能滿足平面擴展階段，可用於低層大面積建築的建設，而對於高層建築還無法進行打印。此外在行業法規方面，作為一種新型技術，3D打印混凝土特殊的配合比設計和多樣的施工工藝，導致了其標準與規程存在較大的困難。用3D打印技術所生產的建築，其防火性能、隔音性能、環保性能等目前還沒有相應的行業標準。

從「搬磚砌牆」到「3D打印」，這是施工建造從機械化邁向智能化的探索，也是用科技創新推動高質量發展的生動實踐。儘管尚不成熟，但它為建築工業化的發展提供了更多可能。