發(fā)布日期：2024-10-01 來源: 網(wǎng)絡 閱讀量（）
俄羅斯Apis Cor團隊在2017年的壯舉嗎？他們僅用了24小時，就像變魔術(shù)一樣，打印出了一整棟房子。 3D打印便宜又快捷，未來能利用在農(nóng)村幫助老人建別墅嗎？這些供人居住的3D打印房屋，安全性牢靠嗎？ 中建股份技術(shù)中心和中建二局華南公司聯(lián)手，成功打造了全球首例，原位3D打印雙層住宅。這座面積達230平方米的住宅，主體結(jié)構(gòu)僅用時3天。 據(jù)測算，采用3D打印技術(shù)可以節(jié)約30%至60%的建筑材料，縮短50%至70%的施工周期，并減少50%至80%的人工成本。 其實，“打印”這個說法只是一種形象的比喻，線D打印建筑技術(shù)是一種利用計算機控制的機器，通過將建筑材料（如混凝土或其他適合打印的材料）逐層堆積，逐層打印出建筑物的新興建筑技術(shù)。 首先，設計師或工程師利用計算機輔助設計（CAD）軟件創(chuàng)建建筑物的三維模型。這個模型包含了建筑物的所有細節(jié)，包括整體結(jié)構(gòu)、內(nèi)部布局和外觀等。 接下來，建筑模型被切片成數(shù)以千計的水平層，每一層具有特定的打印路徑，這些路徑?jīng)Q定了打印機在每一層上如何堆積材料。3D建筑打印機與傳統(tǒng)3D打印機類似，但規(guī)模更大，可以容納更大量的建筑材料，如混凝土或特殊設計的建筑材料。這些材料通過噴射、擠壓或方法，被精確地堆積和固化。 打印機按照預定的路徑，逐層堆積建筑材料，直到整個建筑物的結(jié)構(gòu)完成。每一層的打印材料與下一層相互粘結(jié)，形成堅固的整體結(jié)構(gòu)。在打印過程中，可以集成必要的附加元素，如管道、電線和其他設施。這些元素通常在設計階段就已經(jīng)考慮到，并在適當?shù)奈恢妙A留空間。 3D打印建筑技術(shù)的精髓，還在于材料科學與精準控制。為了構(gòu)筑起堅固耐用、歷久彌新的建筑，所選用的打印材料，必須經(jīng)過層層篩選與精心調(diào)配博魚·體育官網(wǎng)。工程師們巧妙地將水泥、骨料（如石子）、添加劑以及水這些“基礎食材”按黃金比例混合，提升混凝土的抗壓強度和耐久性，提高整體的承載能力。 中國農(nóng)村地區(qū)地域遼闊、人口眾多，對住房的需求既多樣又迫切。然而，傳統(tǒng)的建筑方式往往面臨人力、物力、時間等方面的諸多挑戰(zhàn)，成本高昂且效率低下。 清華大學徐衛(wèi)國教授團隊在河北武家莊，為一對70后鄉(xiāng)村夫婦建造了一棟3D打印住宅。這一項目使用了“機器人3D打印混凝土”技術(shù)，整個打印過程僅用了160小時，約兩個星期就完成了建造。該住宅不僅堅固耐用，還通過了抗震測試，具備良好的保溫性能，夏天保暖，冬天保冷。 這座占地106平方米的住宅堅固耐用，包括簡易的室內(nèi)裝修在內(nèi)，造價約為2000到2500元每平方米，總成本約為20萬元，性價比之高出人意料。打印過程中自動化程度高，減少了人力成本的投入?？偝杀具h低于傳統(tǒng)建筑方式，極大地降低了農(nóng)村居民的住房負擔。 在湖北黃石臨空經(jīng)濟區(qū)黃崗村國家級新農(nóng)房試點項目中，建筑師引入了先進的3D打印技術(shù)，采用懸臂式建筑3D打印機器人。懸臂式結(jié)構(gòu)使得機器人，能夠在垂直墻面上進行操作，提高了施工的精確度和靈活性。相比傳統(tǒng)的施工方式，節(jié)約30%到50%的建造成本，也減少了施工時間。 除了顯著的經(jīng)濟效益外，3D打印技術(shù)還提供了更大的設計自由度和定制化能力。由中建三局一公司承建的湖北省鄉(xiāng)村振興重點項目，應用混凝土3D打印建筑技術(shù)建設的新型農(nóng)房正式交付。該項目包括多棟三層小樓，外觀設計美觀，主體結(jié)構(gòu)采用裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)預制率達到90%以上。 關(guān)于3D打印建筑技術(shù)，一個常見的疑問是：直接使用水泥打印而不加傳統(tǒng)鋼筋，這樣的建筑強度是否可靠？其抗震性能又如何，特別是在中國地震頻發(fā)的地區(qū)？ 實際上，3D打印在建筑領域的應用，遠不止于速度和成本效益，它還通過精細設計與材料創(chuàng)新，確保了建筑的堅固與耐久性。 首先，3D打印技術(shù)賦予了建筑師和工程師前所未有的設計自由度與精確度。在設計階段，他們就能利用先進的計算機模擬技術(shù)，對建筑的抗震性能進行詳盡分析。這意味著，通過預測建筑在地震中的表現(xiàn)，設計團隊可以靈活調(diào)整方案。 比如3D建筑師可以增加墻體厚度、引入額外的支撐結(jié)構(gòu)，或優(yōu)化建筑形態(tài)，以確保建筑在地震中保持穩(wěn)定，宛如磐石。在材料選擇方面，3D打印技術(shù)同樣展現(xiàn)出了其獨到之處。 從混凝土、聚合物到復合材料，這些材料均經(jīng)過精心挑選，以其高強度和高韌性著稱。它們能夠在地震發(fā)生時有效吸收和分散能量，減少建筑受到的損害。特別值得一提的是纖維增強混凝土（FRC），這種材料通過添加纖維成分，顯著提升了混凝土的抗拉強度和韌性。 因此，采用這些先進材料的3D打印建筑，在抗震能力上無疑達到了新的高度。3D打印技術(shù)在建筑領域的另一大亮點，在于其能夠?qū)崿F(xiàn)建筑構(gòu)件的一次性整體成型。這一特性，極大地簡化了傳統(tǒng)建筑中的復雜接縫與連接工藝。 與傳統(tǒng)建筑方式相比，3D打印建筑的結(jié)構(gòu)更為統(tǒng)一，減少了潛在的弱點，從而顯著增強了其抗震性能。因為整體性強，能量在地震中的傳遞路徑更為連續(xù)，減少了因接縫斷裂，而導致的結(jié)構(gòu)破壞風險。 此外，3D打印技術(shù)還展現(xiàn)出了強大的兼容性，它能夠與其他先進的抗震技術(shù)無縫結(jié)合，共同提升建筑的抗震能力。例如，基礎隔震技術(shù)如同為建筑安裝了一個高效的“減震彈簧”，在地震發(fā)生時，能夠有效吸收和分散地震波的能量，使建筑保持相對穩(wěn)定。 而阻尼器則作為另一項重要的減震裝置，通過其內(nèi)部機制消耗地震能量，進一步減少建筑受到的震動影響。在這樣的基礎上，結(jié)合上述抗震技術(shù)的綜合應用，3D打印建筑在地震多發(fā)地區(qū)的抗震表現(xiàn)尤為出色，成為了居民安全居住的堅實保障。 在廣大農(nóng)村地區(qū)，由于勞動力資源豐富且價格低廉，傳統(tǒng)砌磚建筑成為許多家庭的首選。一間簡單的三間平房，在合理規(guī)劃和設計的前提下，十來萬元的成本就可以實現(xiàn)。相反地，3D打印建筑作為一種新興技術(shù)，雖然展現(xiàn)出諸多創(chuàng)新優(yōu)勢，但初期投資成本仍高居不下。 與傳統(tǒng)砌磚建筑相比，3D打印建筑的造價往往更高，這首先歸因于高昂的設備費用。一臺先進的建筑3D打印機不僅價格昂貴，還需要專業(yè)的技術(shù)人員進行操作和維護。目前由于3D打印技術(shù)尚處于快速發(fā)展階段，材料供應鏈尚未形成規(guī)?；?，導致定制化材料成本相對較高，進一步推高了建筑成本。 然而，3D打印建筑在材料利用上的高效性，是其不可忽視的優(yōu)勢。通過精確計算和控制，該技術(shù)能夠最大限度地減少材料的浪費，在一定程度上抵消了部分成本。而傳統(tǒng)砌磚建筑在環(huán)保、施工效率等方面還是存在諸多不足。施工過程中產(chǎn)生的建筑垃圾難以避免，且施工周期長、對人工依賴度高。 當然，3D打印建筑還沒有砌磚的便宜這一說法，在一定程度上是成立的。但這并不意味著3D打印建筑沒有發(fā)展前景或優(yōu)勢。隨著技術(shù)的不斷進步和普及，以及規(guī)模效應的逐漸形成，3D打印建筑的成本有望逐漸降低，并在未來展現(xiàn)出更加廣闊的應用前景。 3D打印建筑技術(shù)，在設計和施工階段，比傳統(tǒng)砌磚建筑遵循更為嚴格的建筑法規(guī)和安全標準。打印材料的選擇和工藝流程，也都經(jīng)過嚴格的實驗室測試和安全認證。我們有理由相信，3D打印建筑技術(shù)建造出的房屋和建筑物，能夠安全可靠地使用。3D打印技術(shù)在中國建筑領域，正逐步展現(xiàn)出多方面的積極影響。
