3D打印将重新定义住房

增材制造，俗称3D打印，是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除－切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。

ICON 使用 Vulcan 打印机3D打印房屋 © ICON

东17街住宅项目区是一套创造性的3D打印房屋，位于德克萨斯州奥斯汀市，是美国发展最快的城市之一。该项目房屋由美国堪萨斯城开发商3Strands公司开发，由 Logan Architecture 设计，建筑技术公司 ICON 提供3D打印技术、软件和材料建造。

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“项目的目标是设计一套可销售的建筑，鼓励社区意识”，Logan 建筑公司的创始人 Andrew Logan 说。根据3Strands的要求，首批房屋共有四种不同类型的住宅，房屋设计要包括大型有顶前廊、宽敞的前院、停车场和量身定制的室内设计，极具建筑美感。

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“我们希望这个开发项目成为砖石结构的下一个演变”，Logan 说，建筑的驱动概念是创造一个“新石器时代”，在这里，石材是打印出来的，而不是堆积塑性而成的。

ICON 公司的 Vulcan II 打印机作业中 © ICON

在房屋第一层，墙体采用一种名为 Lavacrete 的水泥状材料3D打印而成，打印大约需要一周时间，后填充入绝缘材料和钢材，能够使房屋更加节能，同时又比常规建造的建筑物更加防火、防洪和防大风。

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在第二层，一个有着传统结构，被金属和木材包裹的体量位于3D打印的结构上。房屋内部，由精品室内设计师 Claire Zinnecker 精心设计的品味内饰与暴露的打印纹理形成鲜明对比。

“我认为3D打印最终将成为建造经济适用房的主要方法，并且有一天会超过目前的预制板市场”，Logan 他认为，增材制造方式普及的话，整个住房行业将受益匪浅。住房的未来是3D打印，重点在于现场的特殊性。

德国第一个3D打印住宅。© Peri Group

另一个展示新技术如何重新定义住房的项目是德国第一个3D打印住宅，由世界知名的模板和脚手架供应商 Peri 打印。该房屋由德国建筑和工程公司 Mense-Korte 设计，是一个位于北莱茵-威斯特法伦州 Beckum 的两层独立住宅。

两层楼拥有160平方米的居住空间，该结构是使用丹麦制造商 Cobod 的BOD2打印机完成的。它由海德堡水泥公司开发的被称为i.tech 3D的材料组成，得到了北莱茵-威斯特法伦州的支持。

该项目是该州创新建筑资助项目的一部分，并经过了慕尼黑工业大学的严格测试。在通过了严格的监管程序后，该建筑表明，宜居的3D打印房屋是可以实现的。

“几十年来，我们一直被困在传统的建筑方法中，但现在是时候改变我们的住房方法了，”Peri 的研究和应用工程师 Ankiet Patel 说。他认为，3D打印是应对全球住房短缺的最佳解决方案。3D打印房屋可以降低成本，加快完工时间，并提供更多的设计自由。

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在这个有着里程碑意义的住宅内，圆润的3D打印角落与光滑的木质地板和别致的家具形成对比。Mense-Korte 选择将壁炉和浴室小心翼翼地放入增材制造的结构中，展示了如何将其精巧地整合到内部空间。虽然它可能不是最优雅的结构，但这个灰色的外部住宅很好地说明了3D打印的力量。

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显然，这种建筑形式在商业上是可行的，将给住房市场带来一波新的冲击。自从完成了德国第一个3D打印住宅后，Peri 又打印了欧洲最大的公寓楼，并继续引领增材制造的发展。

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这种建造模式有能力撼动住房行业，使建筑师重新思考他们如何设计住宅。它将减少现场所需的工人数量，减少人为错误，并提供更快的建筑周转率。Icon 和 Peri 在增材制造方面取得了重大进展，并且已经在以比传统同行更快、更便宜的速度生产创新方案。

在中国，作为清华大学建筑学院科研成果之一，机器人3D打印混凝土建造技术已在多个实际项目中实验性应用。该技术由清华大学建筑学院徐卫国教授团队自主研发，它基于数字建筑设计方法及机器人自控系统、将3D打印技术与特种混凝土材料技术相结合，是一种创新型房屋智能建造技术，其优势在于省人力、高效率、造价低、高质量，并且在可实现传统的房屋造型设计建造的同时，还可实现各种优美的不规则曲面形体的建造。

© 清华大学建筑学院徐卫国教授团队

团队运用该3D打印技术完成的首个项目是位于河北武家庄的一个农宅，面积106平方米，是一个3大2小5开间住宅，形态采用了当地传统的窑洞形式，功能合理、形象美观、结构坚固、生态节能。

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农宅的设计采用全数字化工作流的方式进行，建筑方案以参数化数字设计的方法生成，并在设计初期就考虑结构的合理性及打印施工的可行性；建筑的形体设计及结构计算、水暖电设计及打印路径规划、室内全装配化装修设计等均在同一个三维数字模型上完成，确保了设计全过程信息传递的连贯性，以及各个专业之间信息交换的有效协同性。

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项目打印施工使用了3套机器臂3D打印混凝土移动平台，分别放置在3大开间中央，直接进行了基础及墙体的原位打印，同时在建筑室外的机器臂轨道两侧，现场预制打印了所有筒拱屋顶，并用吊机将筒拱屋顶装配到打印的墙体上面。

© 清华大学建筑学院徐卫国教授团队

建筑的外墙采用了编织纹理作为装饰，它与结构墙体一体化打印而成，墙体中央灌注保温材料，形成装饰、结构、保温一体化的外墙体系。

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机器人3D打印混凝土建造技术在国内的推广使用，将有效地改善农村人居环境，提升农房现代化水平，提高农房品质。

© 清华大学建筑学院徐卫国教授团队

在未来，我们将看到更多的初创公司尝试这种现代建筑形式，因为冒险者会对设计进行更多的试验。3D打印可以从根本上改变我们的建造方式，因此不应该只被看作是用来创造房子周围的小装饰品的东西。

首图来自：ICON

文丨Frame团队

翻译 | Fiona

编辑 | Daisy

校对 | Miki