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首棟3D打印別墅建成 400平米別墅僅用45天完工

2016-07-04 13:50

“我想蓋一棟房子,盧浮宮的頂,金字塔的底,還有長城一樣的墻體。”這樣的夢想或將可以成真。日前,一棟400平方米的兩層別墅在通州區宋莊鎮的工業區亮相,整個別墅的墻體都是用3D打印技術整體打印而成,工期僅45天。據建造方北京華商騰達工貿有限公司稱,這樣的工藝省時省人工,還可以實現“私人訂制”,完成各種異形建筑的建設。

近日,有外媒報道,在北京的通州區出現了世界上首個3D整體打印的別墅,別墅有兩層高,占地400平方米,由巨型打印機使用特殊的鋼筋混凝土來建造,僅用了45天就建造完成,且與之前國內外的3D打印建筑不同,這個別墅是打印機在施工現場打印的,而不是提前打印好然后拼接而成。打印出來的房子什么樣?昨天,北京青年報記者在宋莊鎮富豪工業區進行了實地探訪。

首棟3D打印別墅建成 400平米別墅僅用45天完工

在北京華商騰達工貿有限公司,這棟400平方米的別墅就坐落在廠房的旁邊,有著深灰色的外墻、深綠色圓錐形的屋頂,還有棕色的門窗,但與傳統四四方方的樓房不同,這棟別墅屬于“異形結構”,從正面看,中間裝有玻璃門的一面是四方形,兩邊則是近乎圓柱形的弧形墻面,且與傳統建筑的墻體不同的是,這棟3D打印別墅的墻體呈現出年輪蛋糕般的螺紋結構。

這棟別墅長和寬都為15米左右,每層共有6個房間,使用面積200平方米,目前二層已經有了簡單的裝修,走進別墅,能明顯感到比屋外的氣溫略低一些。據北京華商騰達工貿有限公司總經理吳建平介紹,這棟別墅是公司試驗3D打印設備的試驗品,去年就已經完工,不會對外出售,一層將用作“樣板間”進行展示,二層將用作員工的辦公用房。

揭秘

巨型打印噴頭工作時就像奶油裱花

如今3D打印在航空航天、汽車零部件、重大裝備、文化創意、生物醫學等領域都有廣泛應用,打印一個小物件很常見,但打印房子如何操作?用3D打印機來“造”房,是世界各國建筑師的夢想。此前,俄羅斯曾發布一幢3D打印建筑,但他們的原理是打印一個個像樂高積木一樣的配件,然后通過組裝做成建筑的墻體;荷蘭打印了一個景觀房建筑叫“莫比烏斯環”,通過沙子和黏合劑打印若干個模塊進行組裝,但最終也沒有打印出完整的房子。通州的這棟別墅,則是打印機在施工現場整體打印而成。

在別墅旁邊的廠房里,吳建平向北青報記者展示了自己的“打印機”。這臺“打印機”長20米,寬和高都是6米,6米的架子上還帶著一個可以移動的大型噴頭。設備分為四個系統,第一個系統是電子配料系統,第二個系統是攪拌系統,第三個系統是輸送系統,把攪拌的材料輸送到打印機, 最后一個是打印系統,根據電腦設計圖紙和方案,由電腦操控噴頭噴出“油墨”,像奶油裱花一樣層層疊加,按墻體的走向噴射“打印”。吳建平告訴北青報記者,無論是小型的3D打印機還是這樣的“超級打印機”,打印的原理都是將材料一層一層堆疊,所以不管是3D打印出來的杯子還是房子,外表上看都有一圈一圈的螺紋,這就是堆疊打印的結果。未來他們還會在“打印機”上加裝其他設備,可以抹平這些凸起的螺紋,讓房子更加美觀。

吳建平介紹,建筑結構越復雜,3D打印技術的優勢越明顯,任何形狀的建筑只要有圖紙都可以電腦操作打印出來,“隨心所欲地打印出你想要的樣子,給房子來個‘私人訂制’,且精確度也更高,人工造房子的精確度在厘米,使用‘打印機’可以精確到毫米”。

3D打印使三個月建造期縮至45天

3D打印機不用墨水,但與航天、醫療等領域使用納米等高科技材料進行3D打印不同,這棟別墅使用的就是普通的混凝土,與傳統建筑完全一致。“現在打印房子材料大都是沙子和黏合劑,但是黏合劑帶有化學成分,時間一長容易發生化學變化。但這棟別墅的材料就是鋼筋混凝土,適合于現在建筑行業的要求。”吳建平介紹,別墅墻體、樓層板都是按建筑行業規范要求用鋼筋綁扎,墻體厚度24厘米,抗震級別達到八級以上,不過普通的混凝土含水量比較高,這臺“打印機”的混凝土需要重新調配。

除此之外,這種工藝還能省時省人工,一棟400平方米別墅的建造期在三個月到半年左右,3D打印45天就可以完成。“‘打印機’每層可打的厚度是10厘米,這樣的房子打一層只需要半個小時,但因為混凝土有一個凝固的過程,打完一層不能馬上打下一層,所以如果單純算機械施工的時間,比45天還要再短一些。”吳建平告訴北青報記者,3D打印機直接澆筑成型,取消了模板工序,能夠降低工程造價成本,用機械施工代替人工,能縮短施工工期,加快施工速度,且不容易受到天氣因素的影響。

專家觀點

3D打印房屋造價不低 但是未來的趨勢

對話人:同濟大學建筑與城市規劃學院副教授 湯眾

3D打印造出來的房子真的可以住人嗎?這樣的房子是概念產品還是建筑行業的未來?同濟大學建筑與城市規劃學院副教授湯眾表示,3D打印的房屋還在試驗階段,目前國家沒有相應的標準和規范,如果能保證結構安全和消防安全,正常居住應該沒有太大隱患。

記者:3D打印的房屋安全性如何?

湯眾:3D打印本身并不是先進技術,發展到現在材料和設備的價格都有所下降,所以可以從打印人體關節這樣的小東西發展到打印房子這樣的大型建筑。目前,3D打印房屋還是實驗階段,沒有正式應用于商品化的住宅。傳統的建筑設計和工程國家有相應的標準和規范,但3D打印范圍的目前還沒有,沒有標準和規范的東西怎么做都不能說錯,但是不是符合現行建筑的安全,需要看兩個方面。一個是結構安全,結構上有抗震級別,不能塌,不過現在3D打印的房子都是一到兩層,材料比較厚,一般塌不了。還有一個方面是消防安全,比如材料是不是可燃,是不是符合消防規范。如果這兩個安全都能保證的話,人住在里面,對生命財產是沒什么隱患了。

記者:3D打印的房屋會比傳統建筑方式更省錢嗎?

湯眾:3D打印房屋的成本低,是相對于打印其他東西而言的,實際打印房屋造價肯定不會太低。省的地方在于,傳統方式建筑,形狀不一樣肯定價格不一樣,拿磚砌,直的方的肯定比歪歪扭扭的要便宜,但3D打印,形狀就跟成本無關了。再者,從設計到施工,不管是現場打印還是預制拼接,人力的消耗都會降低。但是,3D打印的材料肯定不普通,就算是用混凝土,打印出來的混凝土也要快速干掉才能形成強度,總的造價算起來也不會低到哪里去。

記者:3D打印技術未來會在建筑行業廣泛應用嗎?

湯眾:現在3D打印房屋在國外應用的比較多,因為國外的人工費用較高,我們造房子大量還是需要人工來搬磚砌墻。不過,越來越多地使用機器來建造建筑這是未來的趨勢。3D打印的“形狀”比較自由,磚砌房子肯定是橫平豎直的,所有3D打印出來的房子基本上都是看上去比較“酷”的形狀,但在中國的文化中,房子有很多講究,比如正氣、風水,這些問題3D打印不一定都能解決。

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