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3D打印技術(shù)想必大家都不陌生，3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用日趨廣泛。用計算機設(shè)計三維立體建筑的圖紙，通過BIM管理系統(tǒng)，在工地現(xiàn)場或工地工廠輸送到數(shù)字控制的大型3D建筑打印機里，在現(xiàn)場進行打印配筋裝配，來建造符合現(xiàn)行規(guī)范的建筑構(gòu)件和建筑體，并廣泛應(yīng)用于住宅打印、功能用房、可移動式建筑的構(gòu)造、市政工程、公共設(shè)施、主題場館建筑、河道生態(tài)環(huán)境治理等領(lǐng)域。大型的3D建筑打印機，正在逐步成為未來主流的建造方式。

3D建筑打印技術(shù)的出現(xiàn)和利用已經(jīng)很早就被世人認可，但是它卻從來都是封閉在工廠的大墻之內(nèi)，而今天跟大家介紹的這六款3D打印機絕對可以打破你對傳統(tǒng)3D打印技術(shù)的想象。

這是由一家來自美國舊金山的Apis Cor公司開發(fā)的3D打印機，具有體積小、打印效率高、運輸便利、高標(biāo)準(zhǔn)全自動化控制系統(tǒng)等優(yōu)勢，一小時內(nèi)就可以完成安裝調(diào)試工序。Apis Cor可以在兩到三天內(nèi)打印出一套標(biāo)準(zhǔn)房屋的墻體，而傳統(tǒng)的方法需要一個月才能完成。

這是迪拜市政建筑的試點項目，它高9.5 m，總建筑面積為640平方米，是目前世界上最大的3D打印建筑。大樓整體采用Apis Cor公司的3D打印機建造而成，據(jù)了解，Apis Cor有三名工人在現(xiàn)場操作機器，整個項目耗時三周。除了鋪設(shè)基礎(chǔ)，增加窗戶，門和屋頂以及布線等外，建筑工人還添加了鋼筋和人工澆筑的混凝土，以進行結(jié)構(gòu)支撐。

來源：Apis Cor

與傳統(tǒng)的建筑方法相比，3D打印技術(shù)更加節(jié)省成本。據(jù)統(tǒng)計，使用傳統(tǒng)方式建造這個大樓預(yù)計要250萬迪拉姆，但用3D打印技術(shù)，造價就不到100萬迪拉姆。同時，建筑廢料減少了60％，建筑人工量也減少了50%。

WASP是一家意大利的3D打印機廠商，WASP Crane是模塊化的3D打印機，可以建造各種形狀和尺寸的房屋。WASP Crane 3D打印的第一個建筑結(jié)構(gòu)是微型3D打印居民房，這座叫做Gaia（蓋亞）的房屋采用天然材料混合打印而成，這種混合材料取自周圍地區(qū)的土壤以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢料（如切碎的稻草和稻殼等）。

使用天然材料如稻米廢料是蓋亞制造中不可或缺的一部分

稻殼用于隔離蓋亞模型房屋的墻壁

來源：WASP

此外，房屋的墻體上有垂直的空穴，里面填滿了稻殼，以此進行隔熱。建筑的墻體被設(shè)計成復(fù)雜的幾何特征，目的是為了嵌入傳統(tǒng)構(gòu)造難以復(fù)制的自然通風(fēng)和熱聲系統(tǒng)。該房屋具有超高能效，并且不需要暖氣和空調(diào)，因為它在冬季和夏季都能保持屋內(nèi)溫和舒適的溫度。

墻體內(nèi)填滿稻殼進行隔熱

外部墻體一共花費了十天的時間來制作，總的材料成本大約是1000英鎊，這些建筑材料很容易組裝和拆卸，并且可以采用模塊化的方式設(shè)置多個以建造更大的建筑結(jié)構(gòu)。

“蓋亞在能源方面表現(xiàn)非常出色，幾乎沒有環(huán)境影響。”WASP開發(fā)團隊表示。由此可見，Crane WASP為3D打印建筑提供了一個創(chuàng)新的方案，并且代表了綠色建筑領(lǐng)域的一項重大成就。

丹麥的COBOD公司一直致力于3D打印建筑領(lǐng)域的研究，2017年，他們就已經(jīng)建成了歐洲第一座3D打印建筑——“The BOD”大樓。2018年，他們推出了BOD2 3D打印機，這是一種用于龍門架系統(tǒng)的更新版本。 

BOD2能夠打印寬達12米，長27米，高9米的建筑物。每層超過300平方米的三層建筑可以用打印機一次完成，打印速度高達每分鐘18米。此外，這臺打印機是模塊化的，因此它易于維護、移動和安裝，并且可以使用任何類型的混凝土和砂漿進行制作。

很多3D打印的建筑一直存在的問題就是打印完墻面很粗糙，因為當(dāng)擠出物以管狀疊放在一起時，就會形成粗糙的墻體外觀，后期需要進行處理才能使墻體光滑，以此才能為抹灰做準(zhǔn)備。為了解決這個問題，COBOD團隊設(shè)計了一種巧妙的襟翼，使擠出物形成的側(cè)面能夠垂直且平坦。

BOD2打印機目前還在不斷的進行優(yōu)化，COBOD創(chuàng)始人表示，在3D建筑打印方面，他們正在全新的水平上開拓更多的應(yīng)用領(lǐng)域。

這是由法國Construction 3D公司開發(fā)的一款具有整體功能的3D打印機，與其它打印機不同的是，它是被裝在一個20英尺的集裝箱內(nèi)的，因此，可通過移動集裝箱在各個現(xiàn)場快速、低成本的打印建筑。

來源：Construction 3D

整個系統(tǒng)由一個攪拌泵站、一個控制系統(tǒng)和一臺打印機器組成。MAXI3D打印機帶有伸縮臂，其卷曲的能力經(jīng)過優(yōu)化，可以緊湊且大批量打印建筑，一旦打印完成，它就可以直接從建筑現(xiàn)場里面出來。

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此外，機器的液壓系統(tǒng)十分堅固，足以應(yīng)付施工現(xiàn)場的任何意外狀況。

該打印機還配有一個控制模塊，里面包含專門為這臺機器開發(fā)的軟件，通過它簡單的配置文件，你只需單擊幾下即可開始啟動打印。

這家公司的目標(biāo)是為混凝土3D打印建筑提供一套整體解決方案，以實現(xiàn)在全球范圍內(nèi)快速、安全和低成本地建造3D打印建筑。

還有一家處于創(chuàng)新前沿的公司是澳大利亞的Fastbrick Robotics，他們發(fā)明了"HadrianX"——一款商用的砌磚機器人。它可以一天24小時不間斷工作，每小時能砌1000塊磚，兩天內(nèi)就能砌完一棟房子。

HadrianX打印機，來源：Fastbrick Robotics

與傳統(tǒng)上使用水泥不同，HadrianX使用建筑膠固定磚石。Fastbrick Robotics公司稱：“通過使用建筑膠代替?zhèn)鹘y(tǒng)水泥砂漿，HadrianX將最大限度地發(fā)揮速度優(yōu)勢，并確保最終建筑結(jié)實耐用，熱利用率更高?！?/span>

HadrianX可以處理不同大小的磚頭，也可以切割、研磨磚頭。它的機械臂與主體相連，機械臂末端有機械手，可以用于抓取磚頭，并按照順序擺放它們。3D計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)可繪制出住宅形狀和結(jié)構(gòu)，機器人就可以計算出每塊磚應(yīng)放置的位置。HadrianX的機械手也可以使用砂漿或粘合劑，因此根本不需要人類參與建筑。它還可以為管道和電線預(yù)留空間，如果有必要，甚至能掃描和切割磚頭大小、形狀等。

此外，HadrianX還具有動態(tài)穩(wěn)定技術(shù)，該技術(shù)可在其他環(huán)境因素下對風(fēng)振做出反應(yīng)，從而立即實現(xiàn)對物體的精確定位。

Fastbrick Robotics公司認為，HadrianX的建造速度更快，精度更高，且建筑廢料更少，這為建筑商和購房者節(jié)省了大量資金，它將有望徹底改變建筑行業(yè)！

2019年3月，總部位于奧斯汀的建筑技術(shù)公司ICON和美國的奧斯汀市啟動了改革經(jīng)濟適用房的計劃。ICON公司的第一臺商用建筑打印機——Vulcan II，專門設(shè)計用于更快，更經(jīng)濟地生產(chǎn)彈性單層建筑，并具有更多設(shè)計自由度。

Vulcan II打印機，來源：ICON

Vulcan II將占地面積擴大到大約2000平方英尺，并具有可調(diào)節(jié)的寬度（以適應(yīng)不同的板坯尺寸），并且可以在定制拖車中運輸而無需組裝。由于自動化，機電一體化和一套專業(yè)軟件的改進，Vulcan II可以由任何接受過基礎(chǔ)培訓(xùn)的人操作。

此外，ICON還創(chuàng)造了專有的混凝土材料，它稱之為“Lavacrete”，這種材料專門針對氣候和位置，可快速印刷美觀、結(jié)構(gòu)合理、并且低成本的房屋。

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ICON公司還與非營利組織"New Story"建立了多個合作伙伴關(guān)系，New Story是一個非營利組織，Vulcan II部署在拉丁美洲，為目前生活在赤貧和臨時不安全住所的家庭建立了一個由50個家庭組成的社區(qū)。此外，在與另一家為無家可歸者服務(wù)的非盈利性組織Mobile Loaves&Fishes的一項合作中，這臺打印機被用于為那些無家可歸的人在奧斯汀的一個村莊建造了一座家園。

無家可歸者之家，來源：Shane Reiner-Roth，摘自《建筑師報》

ICON的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官杰森巴拉德說：“我們在ICON的使命是重新設(shè)想住宅建筑和建筑的方法，并為全世界的每個人提供價格合理，有尊嚴的住房。我們正處于全球住房危機的中期，并且讓舊方法更好一點并不能解決問題。我們對支持ICON的全球投資者團隊感到高興，因為我們認為住宅建筑行業(yè)需要完全轉(zhuǎn)變模式。“

由此可見，與傳統(tǒng)建造技術(shù)工藝相比，3D打印技術(shù)在資源與成本消耗、建筑施工效率、人力節(jié)省、資源環(huán)保等方面有著明顯的技術(shù)優(yōu)勢，我們可以看到3D打印建筑的巨大發(fā)展?jié)摿?，相信未來一定會有更多?D打印建筑出現(xiàn)在我們的視野當(dāng)中！