30小時(shí)“打印”一層樓？實(shí)地探訪世界首個(gè)原位3D打印建筑

經(jīng)濟(jì)觀察報(bào) 記者 于惠如12月3日，廣東省東北部的河源龍川縣，在中建二局廣東建設(shè)基地的一個(gè)創(chuàng)新工作室，擺放著各式各樣的建筑模型、黨徽、花瓶、桌子、椅子等，而這些物品均是用3D打印機(jī)打印出來(lái)的。

在距離該創(chuàng)新辦公室不遠(yuǎn)的基地一角，一棟7.2米高的雙層辦公樓與周邊建筑有些不同。如果仔細(xì)觀察，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這棟建筑的墻體外部有明顯的分層，是一層一層疊加建成的。

這是不久前中建二局利用3D打印技術(shù)完成的原位“輪廓工藝”3D打印雙層建筑。

建筑行業(yè)引入3D打印技術(shù)已有先例，但大部分需要“拼裝”，工廠打印出能夠組合拼裝成形的各種建筑構(gòu)件，然后搬運(yùn)到建筑所在地進(jìn)行拼裝。與已有的3D打印建筑不同，它的特殊之處在于，這是一棟在現(xiàn)場(chǎng)直接將主體打印成形的建筑，無(wú)需二次拼裝。

12月3日，本報(bào)記者在現(xiàn)場(chǎng)看到，這棟3D打印辦公樓墻體是螺紋狀，由像面條一樣的水泥混合物橫向?qū)訉訅酒�，每根“面條”都緊密結(jié)合。有點(diǎn)像毛坯房的水泥墻體，摸上去粗糙卻堅(jiān)實(shí)。

現(xiàn)場(chǎng)幾位工人正在為這棟3D打印辦公樓的墻體填充，簡(jiǎn)單裝修后便可以使用。根據(jù)中建二局規(guī)劃，該辦公樓將來(lái)不僅會(huì)被作為示范性工程來(lái)展示，還將用做車間辦公室，最早明年2月使用。

30小時(shí)一層樓

今年上半年，蘇鎧接到“中建二局廣東建設(shè)基地廠房辦公樓3D打印項(xiàng)目”施工任務(wù)的時(shí)候有些興奮。蘇鎧是中建二局廣東建設(shè)基地有限公司總工程師，負(fù)責(zé)上述3D打印建筑的施工工程。“原來(lái)聽過3D打印建筑，但從來(lái)沒有接觸過，接到任務(wù)后第一時(shí)間就去相關(guān)網(wǎng)站搜索了所有有關(guān)3D打印建筑的信息�！�

該項(xiàng)目是中國(guó)建筑股份有限公司立項(xiàng)《建筑3D打印技術(shù)及應(yīng)用示范》課題任務(wù)指標(biāo)之一。任務(wù)書要求完成兩層200平米的建筑打印示范，所有墻體和柱體采用3D打印技術(shù)完成，梁板采用疊合樓板。

作為該項(xiàng)目的施工總工，蘇鎧不僅需要配合項(xiàng)目研發(fā)中心把握施工進(jìn)度，還需解決施工過程中遇到的實(shí)際問題。在中建二局廣東建設(shè)基地辦公樓內(nèi)有一個(gè)青年創(chuàng)新工作室，專門供蘇鎧團(tuán)隊(duì)頭腦風(fēng)暴來(lái)討論施工過程中的棘手問題。

“基本一周有一次固定的討論會(huì)，遇到問題再隨時(shí)討論�！碧K鎧告訴經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)記者，創(chuàng)新工作室內(nèi)的白板就是用來(lái)記錄問題和好想法的。

12月3日當(dāng)天，記者看到，白板上寫著“打印過程中遇到的問題；3D原位打印突破的技術(shù)難點(diǎn)；下一步工作及3D打印技術(shù)推廣計(jì)劃”等工作室近期總結(jié)。

在一次次的頭腦風(fēng)暴和嘗試后，3D打印廠房辦公樓終于落成。建筑面積約230平方米，分為上下兩層，一層高3.5米，二層高3.3米。打印部分為墻體和構(gòu)造柱�！敖ㄔ焖俣群芸欤�打印機(jī)完成占地面積約120平方米的一層樓用時(shí)不到30小時(shí)。”蘇鎧介紹，由于3D技術(shù)打印房屋全部使用機(jī)械自動(dòng)化操作，可節(jié)省至少一半的人力成本。

而在建筑材料方面，該項(xiàng)目也進(jìn)行了“創(chuàng)新”�！霸�3D打印建筑時(shí)，打印頭通過一圈一圈連續(xù)噴吐打印材料，經(jīng)過層層堆積建造墻面。但是如果下層混凝土砂漿凝結(jié)慢，沒有形成足夠的硬度，就無(wú)法支撐上層材料的重量，導(dǎo)致墻面變形甚至垮塌；如果凝結(jié)太快，又會(huì)出現(xiàn)和上層材料的黏合問題。但是，混凝土的水化時(shí)間是定的。后來(lái)，我們發(fā)現(xiàn)要控制水分蒸發(fā)的速度。所以在一般的混凝土砂漿中添加了外加劑，解決了這一問題�！碧K鎧介紹說(shuō)。

接下來(lái)，該技術(shù)將被用于深圳規(guī)模最大的公共住房項(xiàng)目——長(zhǎng)圳項(xiàng)目。“長(zhǎng)圳項(xiàng)目的部分配套設(shè)施我們可能會(huì)采用3D打印技術(shù)�！碧K鎧介紹，先用在配套設(shè)施這種低層的建筑上面，再一步步推廣。

顛覆腳手架時(shí)代

無(wú)需磚瓦、木材、施工隊(duì)，以及搭建好的鋼筋架，無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間人工加班，利用3D打印機(jī)就能造出心儀的房子。

就像蛋糕師用奶油裝飾蛋糕一樣，3D打印按照路線將“油墨”澆到規(guī)定區(qū)域，一層一層建房子。

“3D打印建筑的基本原理與一般打印機(jī)一樣，要有打印機(jī)體、噴頭、油墨、紙張�！敝袊�(guó)建筑技術(shù)中心材料工程研究所所長(zhǎng)助理霍亮介紹說(shuō)，如果把建筑四周搭建的金屬框架視作打印機(jī)的機(jī)體，那么噴吐混凝土的打印頭就相當(dāng)于一般打印機(jī)的噴頭。

作業(yè)流程簡(jiǎn)單清晰。將事先設(shè)計(jì)好的立體模型載入3D打印系統(tǒng)，裝載在起重機(jī)上的打印機(jī)通過一個(gè)可移動(dòng)的噴嘴噴射出特殊的水泥，在建筑場(chǎng)地上勾畫出一個(gè)整體輪廓，接著一層一層地疊加建筑墻體，打印機(jī)會(huì)根據(jù)規(guī)劃圖自動(dòng)留出門窗的位置。

施工前，在地下預(yù)埋鋼筋籠，打印過程中，隨著墻體越來(lái)越高，工人趁著混凝土砂漿尚未凝固時(shí)可以像切蛋糕一樣在墻體底部開洞，為墻體內(nèi)的鋼筋籠與地基中的鋼筋焊接預(yù)留出空間。

事實(shí)上，中國(guó)在3D打印建筑技術(shù)研發(fā)方面已有多項(xiàng)突破。公開資料顯示，2014年3月底，上海同濟(jì)大學(xué)召開了建筑3D打印技術(shù)全球首發(fā)新聞發(fā)布會(huì)，中國(guó)成為全球第一個(gè)真正掌握建筑3D打印技術(shù)的國(guó)家。目前，國(guó)內(nèi)已有多座3D打印房子，包括蘇州、通州、西安等地。

在業(yè)內(nèi)人士看來(lái)，3D打印建筑技術(shù)的誕生，為傳統(tǒng)建筑施工方式開啟了新世界的大門，顛覆了傳統(tǒng)的建筑模式�！皬某杀�、耗材、速度等各方面來(lái)說(shuō)，3D打印技術(shù)有著傳統(tǒng)建筑施工方式比不上的優(yōu)勢(shì)�！碧K鎧說(shuō)，3D打印技術(shù)機(jī)械化程度高、成本低；而且整個(gè)施工過程不需要模板，不但能節(jié)約材料約60%，還可減少建造過程中的工藝損耗和能源消耗；由于3D技術(shù)打印房屋全部使用機(jī)械自動(dòng)化操作，以往要十幾名工人操作的項(xiàng)目完全可以減少一半人力；整個(gè)施工過程更加安全，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也降低不少。

同時(shí)，因?yàn)榭蓪?shí)現(xiàn)更高的設(shè)計(jì)自由度，這一技術(shù)可實(shí)現(xiàn)更高的定制化要求，推動(dòng)建筑的標(biāo)準(zhǔn)化與個(gè)性化更好結(jié)合。

談及3D打印建造技術(shù)在普通住宅的市場(chǎng)前景，中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院副總建筑師魏來(lái)曾公開表示，單從技術(shù)方面講，已不存在問題，但目前還不具備大規(guī)模應(yīng)用推廣的綜合條件，短期內(nèi)不現(xiàn)實(shí)。拋開標(biāo)準(zhǔn)等其他配套措施不談，現(xiàn)在還沒有真正商業(yè)化的3D打印機(jī)。對(duì)目前的房地產(chǎn)業(yè)而言，還談不上影響。

一位地產(chǎn)代理公司市場(chǎng)研究部總監(jiān)認(rèn)為，作為重要的不動(dòng)產(chǎn)，購(gòu)房者買房時(shí)首要考慮因素是安全。無(wú)論是從消費(fèi)者心理還是從客觀標(biāo)準(zhǔn)來(lái)講，該技術(shù)還有很長(zhǎng)的路要走。