要点:
3D打印技术早已在医疗、生物、航空等多个应用领域大放异彩，近几年它更将目标喵点对准了建筑行业。 3D打印建筑已在全球范围内遍地开花，是未来主流，或是现实难题，值得我们认真思考。但是，智能建造定会是未来土木工程大行业的必然发展趋势，而在这一过程中，3D打印建筑将是智能建造的先锋官。
科技正以前所未有的速度和规模发展，引发多个领域的变革，塑造了新的商业模式，甚至重塑了全新社会结构。我们一起，从科技创新中洞察社会转型和升级的机遇。
狂呼科技研究所聚焦科技创新对当今世界的影响，以独特、前瞻的科技视角，洞察科技时代下涌现的“创新革命”。
狂呼，以最具突破性的技术塑造我们的未来，为大众捕捉科技商业先机，探索当今人类社会面临的重大挑战。
联系我们// 相关文章
在传统建筑业的世界里，盖房子可是一件耗时耗力的大工程。然而，“3D打印”的出现彻底颠覆了这一现状。一个巨大的3D打印机在几天甚至几个小时内就能打印出一栋栋兼备设计感和居住体验感的房子，不仅造价低廉，而且环保节能，可谓是“一举多得”。
从3D打印到3D打印建筑
3D打印，即增材制造技术。顾名思义，增材/Additive Manufacturing就是“一层层增加上去的材料”，它通过层层叠加的制造逻辑将原材料组合成为三维整体，与电脑三维模型设计结合，制造出复杂的几何结构，并且能大幅度节省原料、减少人工计算与加工。如今，3D打印技术已经在医疗、生物、航空等多个应用领域大放异彩，也深入到我们的日常生活中。近几年，3D打印更是将它的目标喵点对准了建筑行业。
本质上，3D打印建筑的三维形体生成过程由计算机控制，这改变了传统建造过程，也给设计创造了更多可能性。不同于传统建造，3D打印建筑师可以使用这一技术建造前所未有的曲面，形状和颜色，从而设计出更具创造性、引人注目的建筑。在建筑创新及创造力的表达方面，建筑师不再有任何限制。
大规模增材制造涉及三个知识领域：数字设计、数字制造和材料科学<br>首先，建筑师为将要打印的所有组件创建计算机模型。然后，这些设计师可以使用软件来测试组件将如何响应结构力并相应地调整组件。这些工具还可以帮助设计人员弄清楚如何减轻组件的重量并使某些设计过程自动化。
然后，一种称为“切片器”的软件，将计算机模型转换为3D打印机。 3D打印机的工作规模相对较小，可以参考手机壳和牙刷架的大小规模。
但3D打印技术的进步使硬件能够以一种严谨的的方式扩大规模。有时，打印是通过所谓的基于龙门架的系统完成，一种类似于桌面3D打印机的矩形滑轨框架。而人们现在也越来越多地使用机械臂， 因为它们能够在任何方向打印，非常灵活。
3D打印建筑的发展历史可以追溯到2000年代初。起初，这项技术主要用于建筑模型和小型构件的打印，是一种初步的探索。然而，随着技术的进步和创新的推动，3D打印逐渐应用于更大规模的建筑物。在2010年代中期至末期，一些具有示范意义的项目开始出现，如荷兰的“印巢”和中国的“华夏村”，引起了广泛的关注。在这个阶段，人们开始意识到3D打印建筑的潜力，并开始探索新的材料和技术。
随着时间的推移，3D打印建筑的材料也得到了创新。研究人员开始尝试使用可再生材料、混凝土和金属合金等新材料，以提高建筑物的可持续性和耐久性。这些材料具有更好的性能和可塑性，能够更好地满足建筑需求。在技术方面，自动化和机器人技术的进步对3D打印建筑起到了重要的推动作用。大型打印机和机器人系统的开发使得建造过程更加高效和精确。与此同时，自动化技术不仅加快了建造速度，还减少了人为错误的可能性。
如今，3D打印建筑不仅仅是简单地实现建筑物的建造，而是为建筑师和设计师提供了更大的自由度和创造力。总体而言，3D打印建筑经历了从初期探索到大规模建筑、材料创新、自动化和机器人技术的发展阶段。这项技术的不断进步将为建筑行业带来更多的创新和突破，并在未来扮演着更加重要的角色。
3D打印缓解住房危机
建筑公司Lake Flato与建筑技术公司ICON合作，为得克萨斯州奥斯汀的一座名为“ House Zero ”的100栋住宅项目打印混凝土外墙。使用3D打印机机器人在现场建造的大型住宅开发项目正在美国德克萨斯州初具规模，该技术可以建造新房子的墙壁，包括电气和管道系统，速度是传统建筑方法的三倍左右，成本最高可达30%。
这座2,000平方英尺/185.8 平方米的房屋展示了3D打印混凝土的速度和效率，并且该结构在其曲线墙和外露木框架之间形成了令人愉悦的对比。现场打印机几乎是全自动，只需三名工人即可操作。这种劳动密集度较低的工作流程，大大降低了人力成本。
近年来，原材料成本飙升导致房屋建设放缓，出现了日益严重的住房短缺问题。目前美国的房屋库存处在历史低位，最近两个月的数据显示，市场上房屋库存不足100万套。按照现有的销售速度，不到3个月的时间，市场上的房子会被卖完，住房短缺极为严重。
据美国住房和城市发展部称，3D混凝土打印/3DCP有望帮助缓解建筑行业面临的许多挑战。 3DCP与传统的混凝土结构相比还有其他几个潜在的好处。其中包括精确和可预测的建筑成果、将劳动力分配给更熟练的专业人士以及提高工人的安全性。
欧洲3D打印建筑只需两人监工
位于德国海德堡的欧洲最大3D打印建筑，是一座由房地产公司KRAUSGRUPPE 投资的商业建筑，共占地600多平方米。
该建筑釆用了海德堡材料公司专门开发的3D混凝土打印材料i.tech 3D，这种材料100% 可回收，其碳足迹比传统的波特兰水泥还要低55%。该建筑长54米，宽11米，高9米，预计将使用约450吨i.tech 3D材料，于2023年7月底竣工。
令人惊讶的是，使用传统建造方式需要十几个工人同时在场工作，而使用3D打印技术的建造只需一台大型机器设备，配以两个人在现场监督进度即可，完全颠覆了大家的想象，大大降低了人力成本。
中国3D打印“1100平豪宅”
早在2018年，在钢结构装配式房屋方面，中国已经取得新的突破。一般情况下，建造钢结构装配式房屋分为以下5个步骤：搭建钢结构、墙体建模、混泥土填充墙体、拆除外模、安装外部装饰。而中国的新突破在于，直接省去拆除外模、安装外部装饰步骤，将5步变3步。这一创新得益于中国"盈创公司"的核心产品“盈恒石”，盈恒石为3D打印石材，宽度1.2米，长度不限，日产达10000㎡，其强度是天然石材的5至10倍，一级防火，可运用于室内外墙面、地面。钢结构装备式房屋，用盈恒石建模，注入混泥土、城市建筑再生资源等建筑材料，更具防火、防腐功能，让房屋坚固安全。
除了以上两个案例，3D打印建筑已在全球范围内遍地开花。美国建筑公司Lake Flato与建筑技术公司ICON 合作，为得克萨斯州奥斯汀的一座名为“ House Zero ”的住宅打印混凝土外墙、迪拜的一座约641平方米的市政大楼是世界上最大的3D打印建筑、缅因大学完成了世界上第一个100%生物基3D打印房屋、非营利组织Thinking Huts在马达加斯加打造了第一所3D打印学校、迪拜预计在2030年成为3D打印建筑领域技术中心，未来四分之一建筑都由3D打印而成…
是未来主流或是现实难题<br>相较于传统建造方式，3D打印省去了立模、配筋、现浇、拆除模板等工序，避免了现场施工带来的扬尘和噪音问题，节约了人力和时间成本。在绿色施工和人工“走俏”的当下，3D打印建筑无疑是推进智能建造的一条重要实施途径。
3D打印技术、人工智能，自动化技术在建筑领域的不断融入，让数字建造技术为建筑行业带来更强的生产力，推动建筑行业向高附加值的方向发展，提高了建筑产业的资本密集度和技术密集度。同时，值得关注的是，3D打印通过破坏制造模式、创造前所未有的新颖视觉形式，可实现大规模定制并提供增加产品循环性的新途径来彻底改变产品的制造方式。
但与此同时，3D打印建筑也存在不可忽视的弊端<br>目前3D打印建筑仍处在探索阶段，建筑行业需要一个标准，通过这个标准才能全面地推广起来。同时，潜在的劳动力流失、对贸易量和供应链的影响、对边境海关的财政和非财政挑战，以及知识产权和违法行为的空间等方面，3D打印建筑领域都存在着巨大的挑战。
同时我们也要看到，3D打印建筑最大的挑战是它的新颖性。有一整套基础设施围绕传统建筑形式建造，如钢材、混凝土和木材，其中包括供应链和建筑规范。此外，数字制造硬件的成本相对较高，使用这些新材料所需的具体设计技能尚未得到广泛普及。
为了让3D打印在建筑中得到更广泛的釆用，它还需要找到自己的定位。类似于文字处理如何帮助台式电脑达到普及，我认为这将是大规模增加3D打印的具体应用，这将导致其能否被普遍使用。
世界经济论坛的贸易技术倡议在关于3D打印对商业的影响的报告中表示，与物联网和人工智能一起， 这项技术有可能实现真正的数字制造。 然而，尽管3D打印近几年收入一直在快速增长，但它们仍然只占全球制造业收入12.8万亿美元中的一小部分。
“3D打印建筑之父”布洛克·霍什内维斯已经对这一技术感到失望：“我一度认为它会成功，但事实证明我们还需要时间。3D打印建筑注定不会成为主流。建筑业还没有准备好接受一场彻底的颠覆。”
虽然现在，3D打印建筑还处于“萌芽发展”阶段，但传统的建筑施工方式，终将会逐渐被智能建造方式所取代，智能建造定会是未来土木工程大行业的必然发展趋势，而在这一过程中，3D打印建筑将是智能建造的先锋官。
