3D打印房屋只需一天！成本節(jié)約50%，未來你可能只差一塊地

張麻子

在過去的幾年里，人們見證了3D打印的顛覆性力量。未來，它又會如何改變建筑行業(yè)呢？你愿意住在3D打印的房子里嗎？



2018年，增材制造（Additive Manufacturing，AM俗稱3D打印）業(yè)市場規(guī)模并不大，但也達(dá)到了80億美元。然而，按照每年約24-26%的年增長率，到2026年該行業(yè)預(yù)計將擴(kuò)大到510億美元。但它為什么能迅猛增長呢? 3D打印正在顛覆幾乎所有的主要行業(yè)，而且它的潛力還沒有完全顯現(xiàn)出來。

3D打印正在醫(yī)療保健、時裝設(shè)計、食品、航空航天以及汽車工業(yè)等領(lǐng)域掀起波瀾。借助3D打印，這些行業(yè)能夠做出樣品，能夠制造零部件，甚至能夠在極短的時間內(nèi)以很低的成本生產(chǎn)出功能完善的部件。

在3D Systems總裁兼首席執(zhí)行官維奧梅什·喬希（Vyomesh Joshi）看來，過去一年3D打印行業(yè)定位為漸進(jìn)式的、有目的性的數(shù)字創(chuàng)新，其進(jìn)展體現(xiàn)在四個主要方面：生產(chǎn)率、持久性、可重復(fù)性和總運(yùn)營成本。


建筑業(yè)呢？

在討論3D打印技術(shù)的顛覆性時，一個行業(yè)似乎有時會被忽視——那就是建筑業(yè)。然而，在過去的3到5年里，該行業(yè)所發(fā)生的一些最引人注目的變化及創(chuàng)新，都可以歸功于增材制造。3D打印的便捷性和低成本，讓開發(fā)新的施工方法、更好的施工技術(shù)甚至更安全的施工方法都成為了可能。

那么，什么是增材制造呢？它是指利用3D打印機(jī)從數(shù)字文件制造出三維實(shí)體物體的過程。

據(jù)一些工程師估計，由于建筑材料成本和勞動力成本雙雙降低，使用3D打印技術(shù)建造一座房子的成本將會降低50%。

下面就來探討增材制造是如何改變建筑業(yè)的，并看看這些改變會如何影響到你周圍的城市的。


3D打印帶來全新的施工流程



創(chuàng)意十足的荷蘭公司MX3D利用金屬3D打印和機(jī)器人技術(shù)，為公共項(xiàng)目和商業(yè)項(xiàng)目創(chuàng)造了功能齊全的結(jié)構(gòu)。MX3D團(tuán)隊(duì)計劃將增材制造的建設(shè)性力量應(yīng)用于客廳、全球各地的建筑項(xiàng)目甚至其他星球上的項(xiàng)目。

該團(tuán)隊(duì)最酷的項(xiàng)目之一是MX3D橋。他們在阿姆斯特丹市中心最古老、最著名的運(yùn)河之一Oudezijds Achterburgwal上打印了一座功能完備的不銹鋼橋。這座人行橋長12米，具有令人驚嘆的未來主義設(shè)計。建造過程中，該團(tuán)隊(duì)使用了兩個工業(yè)機(jī)器人，讓它們分別從橋的一頭開始打印，最終在橋的中間匯合。

在該項(xiàng)目中，MX3D團(tuán)隊(duì)還與多位數(shù)學(xué)家、物聯(lián)網(wǎng)專家和一流的3D打印專家展開了合作。正如該團(tuán)隊(duì)所描述的，“獨(dú)特的施工方法，讓我們得以利用3D打印打造出堅固、復(fù)雜且優(yōu)雅的金屬結(jié)構(gòu)。”

在不久的將來，大城市的建筑項(xiàng)目可能直接3D打印完成，幾乎不需要人工輔助。人工智能、5G技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)可能會在未來五年內(nèi)使這一目標(biāo)成為可能。


3D打印商業(yè)建筑



迪拜以擁抱新興技術(shù)而聞名。最近，迪拜未來基金會（DFF）創(chuàng)造了世界首個3D打印商業(yè)建筑。在不久的將來，辦公室、圖書館甚至咖啡店都可能用3D打印技術(shù)建設(shè)而成。DFF的3D打印大樓高6米，長36.5米，寬約12.1米。這個項(xiàng)目只用了一臺3D打印機(jī)就完成了。實(shí)際打印時間為17天，建構(gòu)時間約為3個月，需要的人力比傳統(tǒng)建筑節(jié)省50%，所產(chǎn)生的建筑垃圾也減少了60%。


像這樣的項(xiàng)目是建設(shè)我們周圍城市的絕佳案例。


更好的施工方法



在大數(shù)據(jù)當(dāng)?shù)赖臅r代，數(shù)據(jù)就是金子。基于機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的工具，可幫助人類做出更好的決策。現(xiàn)在，我們比以往任何時候都更能夠挖掘大量的數(shù)據(jù)，來更好地展開建造、施工和設(shè)計工作。利用這些新興技術(shù)能夠提高施工的精準(zhǔn)度。得益于3D打印的一些獨(dú)特性，開發(fā)商甚至能夠創(chuàng)建最優(yōu)化的不規(guī)則設(shè)計結(jié)構(gòu)，來滿足個性化需求或者適配特定的環(huán)境。

埃因霍溫科技大學(xué)已經(jīng)開發(fā)出了3D打印房屋，它們看起來像是來自外星世界。混凝土3D打印的房子擁有你可能渴望的所有設(shè)施。家居設(shè)計可以高度定制，以滿足個人或家庭的需要。


3D打印讓建筑更加安全

施工是一項(xiàng)非常危險的工作。根據(jù)美國職業(yè)安全與健康管理局（OSHA）的數(shù)據(jù)，美國每年每5個工人死亡案例中就有1個與施工有關(guān)。雖然施工方法在不斷改進(jìn)，但僅在2018年，建筑工人死亡就占美國所有致命工傷的47%。其中，33.5%的死亡是墜落造成的，11%是因?yàn)楸晃矬w擊中造成的，8.5%是觸電造成的，5.5%是被物體夾住造成的。

增材制造將使得施工變得更加安全。3D打印一個建筑最終將需要很少的人力。再加上由機(jī)器人來處理危險的任務(wù)，就可以大大減少與施工相關(guān)的傷亡。


大大降低施工成本

3D打印將使施工過程更容易。首先，3D打印將有助于從多個方面減少材料的浪費(fèi)。在3D打印的建筑項(xiàng)目中，具體需要多少材料就用多少材料，而不像傳統(tǒng)項(xiàng)目那樣批量訂購材料。用于這些項(xiàng)目的建筑材料可以更容易地回收利用，在其他的項(xiàng)目中再次使用。

項(xiàng)目需要較少的人力，因而可降低人工成本。基本上，由于工傷、施工時間和材料成本全都減少，開發(fā)商的利潤會大幅增加。

3D打印經(jīng)濟(jì)適用房



在建筑業(yè)中，增材制造的另一個顯著影響是在房屋建設(shè)上。全球有許多初創(chuàng)公司正在利用3D打印的威力，在24小時甚至更短的時間內(nèi)建造出適合居住的房屋。全球領(lǐng)先的Winsun 3D公司甚至已經(jīng)開發(fā)出一種利用回收材料打造3D打印房屋的方法。這些3D打印的房屋經(jīng)久耐用，有的還可以移動，因而讓把家搬到另一個地方成為可能。成本更低，施工時間更短，也意味著有望讓更多的人有房可住。

這方面最好的例子莫過于3D打印創(chuàng)業(yè)公司ICON和非盈利組織New Story在墨西哥農(nóng)村的合作項(xiàng)目。牽頭這個項(xiàng)目的New Story有一個簡單的使命：利用3D打印在施工上的強(qiáng)大威力，為低收入家庭和生活在惡劣環(huán)境中的人們提供負(fù)擔(dān)得起的住房。借助一臺33英尺長的大型3D打印機(jī)，該協(xié)作團(tuán)隊(duì)已經(jīng)建造了整個3D打印住宅社區(qū)。每個房子的建造時間不到24小時，面積為500平方英尺（約合46.5平方米），屋頂、窗戶和內(nèi)部裝飾一應(yīng)俱全。

“我們面臨的挑戰(zhàn)是巨大的，全球有超過10億人生活在無瓦遮頭的地方。為了降低這個數(shù)字，我們必須要提升我們的規(guī)模化能力。” New Story團(tuán)隊(duì)說。

在不久的將來，3D打印房屋將會變得更加普遍，使各個階層的人們都擁有自己的房子。haus.me等公司所創(chuàng)造的3D打印房子，看起來就像未來主義的宜家產(chǎn)品目錄上新鮮出爐的東西。這些漂亮的房子在能源方面可以自給自足，因而居民能夠完全脫離電網(wǎng)。你希望住在3D打印的房子里嗎?


展望未來的3D打印技術(shù)

3D打印在建筑領(lǐng)域仍處于初期應(yīng)用階段，但該行業(yè)本身正在快速發(fā)展。然而，要3D打印出整個城鎮(zhèn)乃至整個城市，仍然前路漫漫，有一些障礙需要克服。最大的局限之一是，建筑打印機(jī)往往一次只能使用一種材料。

這就是為什么可能需要同時使用多臺打印機(jī)或其他人力來完成一個項(xiàng)目。更重要的是，建筑行業(yè)還沒有找到一個商業(yè)上可行的方法來打印大規(guī)模的城市級結(jié)構(gòu)，因?yàn)樾枰蛟斐龀壘扌偷?D打印機(jī)。盡管如此，3D打印建筑的世界還是令人興奮的。5年后，你或許會生活在3D打印的房子里。

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