3D打印技術(shù)如何顛覆建筑業(yè)？

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昨天，e鍵打印報(bào)道了世界首個(gè)3D打印辦公樓的在迪拜落成,詳情請(qǐng)點(diǎn)擊《瘋狂迪拜再次亮瞎你的眼 全球首創(chuàng)3D打印辦公樓落成》，這棟辦公樓不僅擁有極具設(shè)計(jì)感和獨(dú)特的弧形外觀，在功能上也是水、電、通訊和空調(diào)一應(yīng)俱全。與傳統(tǒng)建筑技術(shù)相比，3D打印技術(shù)將給建筑技術(shù)具有哪些獨(dú)性？它將給建筑工程帶來哪些影響？通過分享一項(xiàng)建筑業(yè)的調(diào)研結(jié)果與網(wǎng)友們一起來思考這些問題。

獨(dú)特結(jié)構(gòu)、環(huán)保、降本

建筑技術(shù)是一門大學(xué)問，包括從整體規(guī)劃，建筑外觀設(shè)計(jì)，建筑內(nèi)部設(shè)計(jì)到施工工藝，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。建筑工程的工作量十分龐大，包括規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)和施工、竣工等各項(xiàng)技術(shù)工作和完成的工程實(shí)體以及與其配套的線路、管道、設(shè)備的安裝等，在建筑過程中需要投入巨大的人力和物力。就拿西班牙的圣家族大教堂來說，從開工到現(xiàn)在已經(jīng)修了一百多年，如今還在繼續(xù)建造當(dāng)中。

世界各地的建筑師一直在探索怎樣讓建筑過程變得更加簡(jiǎn)單，并能夠減少人力、物力的投入。3D打印技術(shù)就是建筑界進(jìn)行探索的其中一種方法，并且是有望顛覆整個(gè)建筑行業(yè)的一種方法。

更加“自由”的建筑結(jié)構(gòu)

3D打印技術(shù)可以讓建筑結(jié)構(gòu)顛覆傳統(tǒng)建筑的理念。不同于傳統(tǒng)直線形的建筑，3D打印能夠創(chuàng)建曲線形的建筑物。通過3D打印技術(shù)打造建筑結(jié)構(gòu)的方式被稱為“輪廓工藝”，原理其他3D打印機(jī)類似，通過擠出機(jī)將材料一層層打印出來，但是擁有更龐大的體積。輪廓工藝可以3D打印出房子的外墻，并且可以鋪設(shè)混凝土層，流出水、電、氣管道所需的空間。通過3D打印的輪廓工藝可以實(shí)現(xiàn)建筑中的空心結(jié)構(gòu)，該方法比傳統(tǒng)方法需要消耗的建筑材料更少。

節(jié)約材料和成本

在降低建筑成本方面，3D打印建筑技術(shù)將從節(jié)省建筑材料和減少人工成本兩方面發(fā)揮作用。

Fig 1. 世界主要國(guó)家的建筑成本（美元/平方米）

上圖為主要世界上主要國(guó)家每平方米的建筑成本。隨著3D打印這種全新建筑技術(shù)的出現(xiàn)，建筑工程的過程變得越來越方便，但是隨著經(jīng)濟(jì)的的發(fā)展，建筑也的整體成本也在逐漸增加。而3D打印技術(shù)的輪廓工藝約為建筑行業(yè)降低60%的建筑成本。

Fig.2 世界主要國(guó)家建筑材料成本（美元/平方米）

上圖對(duì)傳統(tǒng)建筑技術(shù)和3D打印技術(shù)每平方米的建筑成本進(jìn)行了對(duì)比，由于可以將剩余的材料循環(huán)再利用，3D打印技術(shù)約可節(jié)省50%的原材料。中國(guó)盈創(chuàng)公司在蘇州建造的3D打印別墅時(shí)，使用的打印材料正是由回收的建筑廢料制造的。

Fig 3. 世界主要國(guó)家建筑人工成本（美元/平方米）

另一方面，由于3D打印機(jī)是一種自動(dòng)化程度高的建筑設(shè)備，該技術(shù)大約節(jié)約80%的人工成本。

Fig 4. 建筑的人工成本（美元/平方米）

上圖顯示了中國(guó)每平米的建筑成本，使用3D打印技術(shù)比傳統(tǒng)建筑技術(shù)的建筑成本減少了261美元/平方米。

雖然3D打印房子的安全性以及保暖、防潮等性能還需要接受時(shí)間的檢驗(yàn)，但是這種以回收材料為打印原材料，并通過讀取建筑物的數(shù)字化模型來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化房屋建造的方式，無疑將為建筑業(yè)實(shí)現(xiàn)降本、環(huán)保和實(shí)現(xiàn)顛覆性的建筑結(jié)構(gòu)開辟了一條全新的道路。

同時(shí)，通過這種可批量打印，成本低，耗時(shí)短的3D打印新的建筑技術(shù)，有望解決一大部分人的住房危機(jī)問題，使得居者有其屋。

本文部分內(nèi)容來源于3d科學(xué)谷

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