揭秘3D建筑打印：回归远古的现代技术

3D打印技术的应用范围正在扩大。在世界各地，从初创公司、业余爱好者到建筑和工程公司，各种人群和机构都成功地制作出了3D打印的建筑原型。

德克萨斯州奥斯汀市的一栋由Icon用混凝土打印出来的住宅，这家当地初创公司的3D打印技术已用于萨尔瓦多家庭的住宅建造上。 

图片来源：ICON

许多发明事后看来更像是新的发现。以自行车、蒸汽机或玻璃为例，这些发明都很简单，而且实用，一经发明即被广发应用。

另一项新发明3D打印技术的应用范围也在扩大。在世界各地，从初创公司、业余爱好者到建筑和工程公司，各种人群和机构都成功地制作出了3D打印的建筑原型。

迪拜政府已设定了到2030年将每座新建筑的3D打印比例提高至25%的目标。中国、意大利、俄罗斯和美国得州都已制造出3D打印的独栋住宅原型。全球基础设施公司AECOM Technology Co. (ACM)使用3D打印技术预制监狱牢房和病房。欧洲建筑工程巨头Arup正在测试混凝土、不锈钢等材料的“增材制造技术”(additive manufacturing，3D打印的别称)。

德克萨斯州奥斯汀市的一栋3D打印而成的房屋室内显示了，图层面板的典型增材制造技术。 图片来源：ICON

3D打印技术仍未成熟，不可能很快颠覆约10万亿美元规模的全球建筑市场，不能马上解决住房危机，也不能极大降低建筑成本。3D技术也许仍是一个新事物，相当于21世纪的“网格穹顶”(geodesic dome)建筑。

不过如果进一步考察3D打印的根本特点，包括该技术节省能源、材料和时间的潜能，也许就会开始觉得这种技术也许大有作为。

与此同时，建筑领域内的3D打印尝试似乎正产生可能对全球富人和穷人都直接有益的结果。

接下来要提及的一位意大利建筑师和一位萨尔瓦多居住事业活动人士并没有多少共同之处，但二人都有把自动技术与罗马人钟情的建筑材料混凝土相结合的激进计划。

米兰建筑公司CLS Architetti使用CyBe的一台混凝土3D打印机建造一个单户型住宅。 

图片来源：CYBE CONSTRUCTION

米兰建筑公司CLS Architetti创始人Massimiliano Locatelli刚刚利用3D打印技术建成了一套面积1,100平方英尺（约合102平方米）的单户型住宅，该住宅将于4月15日亮相。Locatelli与Arup和创业公司CyBe合作，后者制造移动式混凝土3D打印机。

这台打印机喷水泥的方式和台式3D打印机喷塑料的方式差不多：可以来回移动的机器臂上附有喷头，每次打印形成一层，最终将蓝图变为实物。

在Locatelli看来，未完成的3D打印建筑好像多层蛋糕或曝露地表的沉积岩，这当中的美令他着迷，他说，自己最感兴趣的领域是在大型建筑里运用3D打印打造零售空间。

对Lisselot Tronconis来说，3D打印的魅力不在于美感，而在于比传统施工方式节省成本、时间和劳动力。萨尔瓦多城郊贫民窟蔓延，那里的家庭属于全球最贫困的人口，她希望运用3D打印技术，每年为这些人多盖出些房屋。

Tronconis是慈善团体萨尔瓦多人民互助(People Helping People of EI Salvador)的执行董事，也是慈善机构New Story在当地的项目经理。New Story已经和得州奥斯汀3D打印建筑初创公司Icon建立合作，前者运用传统建筑方式，在全球建造了超过800幢房屋，当中有200幢位于萨尔瓦多，其住户都是之前住在木头和金属板搭建的棚屋里的家庭。

当前，建造一座煤渣砖房子需要大约15天时间和6,500美元。New Story发言人表示，利用3D打印方式建房只需要24小时和4,000美元，且所用钢筋数量只有一半。

Icon在奥斯汀打印了一座样板房，并根据萨尔瓦多的条件和可获得的材料调整了打印过程。不过这位发言人称，在今年晚些时候打印第一座New Story房子时，可能会出现未知的挑战。

欧特克公司(Autodesk Inc., ADSK)高级主管Rick Rundell表示，从根本上讲，用钢筋混凝土进行3D打印是古老建筑技术的现代化升级；该公司开发颇受建筑师、工程师和承包商青睐的设计和工程软件。在全球各地，人类的史前祖先用泥巴、黏土坯、玉米棒和类似的材料建房，一层一层地砌高墙壁。其结构与现代3D打印出来的建筑有很多类似的优势：坚固、成本低、从当地取材、产生的废物很少。

虽然混凝土是目前普及程度远超其他材料的3D打印材料，但却并不是唯一材料。在法国南特，一群大学研究人员用混凝土和泡沫打印了一幢房子。瑞典、美国和其他国家及地区的研究人员正尝试用纤维素、玻璃和各种新型复合材料进行实体建筑物的打印。

3月31日，总部位于阿姆斯特丹的MX3D为一座不锈钢人行天桥揭幕，这座天桥的建造者是一条连接了焊接设备的机械臂。这座桥不是从下往上打印的，而是每次喷出一毫米厚的钢液从一侧到另一侧打印而成。

MX3D联合创始人、首席技术长Tim Geurtjens称，这座桥由四个工业机器人耗时11个月完成，桥长12.5米，重约12,000磅（合5.44吨）。如果有10个机器人同时作业，他预计可在短短10天内打印出另一座类似的天桥。

由MX3D与欧洲建筑工程巨头Arup合作通过3D打印建造而成的一座不锈钢人行天桥，这座桥将横跨阿姆斯特丹的一条运河。

 图片来源：MX3D

其他在探索类似3D打印建筑技术的公司包括俄罗斯的Apis Cor、中国的盈创(Winsun)以及美国的Contour Crafting。Contour已在加州埃尔塞贡多(El Segundo)租下一处33,600平方英尺（合3,122平米）的设施，正在开发可以3D打印水泥制品的移动机器人。

AECOM美洲建筑信息模型主管Russ Dalton称，现场打印建筑可能是新事物，还基本没有经过测试，但该公司自2011年以来一直在预制装配式建筑的施工中使用3D打印技术。预制装配式建筑是指建筑部件在工厂预先制作完成，然后运至建筑现场进行装配。

例如，通过3D打印混凝土牢房，AECOM可以精确控制管道系统及其他固定装置的开口，这对于保证监狱的安全至关重要。

与在制造业的情况一样，3D打印建筑物面临的主要挑战是现有技术已经非常完善，这一新技术的应用可能会被限制在一个很小的范围内。

不过，在现有技术因为成本或其他困难而几乎没有市场的领域，3D打印建筑技术可能会找到用武之地。这或许意味着能为全球10亿贫困人口提供住房，也可能意味着能在阿联酋的沙漠地带建设现在还无法建造的奇异结构，甚至在月亮上为宇航员建造房屋。