我國首個(gè)原位3D打印房屋將現身河源

3D打印技術(shù)的日益成熟，不僅帶來(lái)了建筑工藝、建筑材料的革新，也為3D打印技術(shù)與建筑業(yè)融合發(fā)展創(chuàng )造了契機。近日，在深圳寶安（龍川）產(chǎn)業(yè)轉移工業(yè)園，由中國建筑技術(shù)中心提供技術(shù)支持、中建二局廣東建設基地負責施工的一棟兩層的3D打印房屋正式動(dòng)工建設，該項目預計今年10月份投入使用，系國內首個(gè)原位3D打印建筑，將助推我市建筑工業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。 “吃進(jìn)”原材料“吐出”房子

在中建二局廣東建設基地施工現場(chǎng)，記者看到幾名工作人員正在測量地基深度，并根據設計圖紙指揮挖掘機挖掘合適的地基深度，為3D打印建筑項目建設做好前期準備工作。據中建二局廣東建設基地總工程師蘇鎧介紹， 該項目占地面積約120平方米，建筑面積約230平方米，建筑分為兩層，一層為展廳，二層會(huì )客和辦公使用。

“這個(gè)項目大致分為打印設備設計、打印材料配比試驗、建筑結構設計及打印路徑設計、設備進(jìn)場(chǎng)調試、基礎施工、3D打印施工及機電裝修幾個(gè)階段，其中，4月初完成打印設備設計、進(jìn)場(chǎng)及材料配比試驗，6月初完成建筑結構設計及打印路徑設計，6月30日3D打印建筑基礎正式施工，預計10月初完成3D打印建筑施工并交付使用。”蘇鎧告訴記者。

據了解，3D打印機與普通打印機工作原理基本相同，只是打印材料有些不同。3D打印技術(shù)是一種以數字模型文件為基礎，運用可黏合混合物材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構造物體的技術(shù)。它與普通打印工作原理基本相同，打印機內裝有特殊的混凝土混合物 “打印材料”，與電腦連接后，通過(guò)電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來(lái)，最終把計算機上的藍圖變成實(shí)物。特別之處在于，3D打印設備“吃進(jìn)去”原材料，可以“吐出來(lái)”房子。
    

“這個(gè)房子是用3D打印技術(shù)進(jìn)行建造，它這個(gè)技術(shù)與我們普通的打印機比較相似，用電腦控制，進(jìn)行循環(huán)行走，不間斷地累積疊加，把房子慢慢地打印出來(lái)。”蘇鎧說(shuō)。

全國首個(gè)原位打印建筑

事實(shí)上，雖然“ 3D打印建筑”這一概念出現的時(shí)間不長(cháng)，但近幾年，3D打印建筑憑借著(zhù)省人力、成本低、速度快、綠色環(huán)保等多重優(yōu)勢迅速被業(yè)內認可，世界各國的建筑設計公司都在進(jìn)行實(shí)踐和研究。2013年1月，全球第一座3D打印建筑物“風(fēng)景屋”在荷蘭建成；2016年5月23日，由中國建筑技術(shù)中心實(shí)施的全球首座3D打印的辦公室在阿聯(lián)酋迪拜國際金融中心落成；2019年1月11日，全球最大規模的混凝土3D打印步行橋在上海智慧灣科創(chuàng )園落成。

“相對于傳統意義上的3D打印，原位3D打印即在施工現場(chǎng)、施工階段實(shí)時(shí)打印，實(shí)時(shí)施工，通過(guò)建筑結構設計在施工現場(chǎng)預先安裝打印機設備，調配打印材料，根據施工階段實(shí)時(shí)打印建筑。”蘇鎧告訴記者，通常的3D打印建筑技術(shù)只是將某個(gè)零件或部件打印出來(lái)再運往現場(chǎng)裝配施工，而中建二局廣東建設基地采用的原位3D打印技術(shù)不僅節省了構件運輸費用，縮短了施工周期，降低了建設成本，而且更具環(huán)保性。


即便是原位3D打印，也并不是房子所有的部分都是打印機現場(chǎng)“吐出來(lái)”的。據了解，這棟兩層的建筑打印部分主要為墻體和構造柱，樓板、梁、樓梯和門(mén)窗都為預制構件。“打印時(shí)先要進(jìn)行打印架體安裝，然后放置搭接鋼筋，之后打印第一層的墻柱，完畢后再放置柱鋼筋，讓柱與基礎連接，再灌注芯部混凝土，然后進(jìn)行預制樓板、樓梯安裝，第一層的打印工作就算完成了。”據蘇鎧介紹，新型3D打印建筑特點(diǎn)體現在工期短、成本低、減少人工、綠色環(huán)保，這種施工方式不僅方便簡(jiǎn)單，而且建筑強度也大大增加。

據了解，中建二局廣東建設基地的這個(gè)3D打印項目，屬于3D打印課題研究的中試階段，本次試驗成功后，這項3D打印技術(shù)將應用于深圳長(cháng)圳保障房垃圾轉運站項目。該項目占地約300平方米，工程所有墻體及柱體外殼都將采用3D打印方式建造，打印建造率達70%，其他構件采用預制構件，包括預制梁、預制疊合樓板和預制樓梯。

以點(diǎn)帶面促進(jìn)建筑工業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

在中國建筑技術(shù)中心材料工程研究所所長(cháng)張濤看來(lái)，建筑相對于工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品，具有尺度大、功能復雜、性能特殊、工作環(huán)境復雜、建造場(chǎng)地流動(dòng)變化、不能進(jìn)行流水線(xiàn)生產(chǎn)等特點(diǎn)。3D打印制造技術(shù)應用于建筑工程的建造過(guò)程，“3D打印制造”的概念發(fā)生了許多變化，內涵需要延伸。3D打印建造強調的是實(shí)現“增材制造”（即3D打?。┑淖詣?dòng)化作業(yè)方式，3D打印建造技術(shù)的推廣應用，有待于建材、機械、計算機信息開(kāi)發(fā)與建筑行業(yè)協(xié)同合作，才能取得重大的突破。在數字化技術(shù)的支撐下，3D打印混凝土在減少模板工程、設計建造復雜建筑結構工程方面提供了現實(shí)的可能。

雖然目前我國3D打印產(chǎn)業(yè)仍處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初期階段，但隨著(zhù)國家政策扶持力度的加大及產(chǎn)業(yè)化推廣的加快，未來(lái)3—5年國內3D打印或將迎來(lái)“窗口期”，潛在市場(chǎng)需求巨大。據前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國3D打印產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)需求與投資潛力分析報告》數據顯示，2017年我國3D打印產(chǎn)業(yè)規模將達到173億元，到2020年產(chǎn)業(yè)規模有望突破500億元，前景可觀(guān)。

隨著(zhù)3D打印建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路徑也被社會(huì )各界所關(guān)注。2016年8月，住房和城鄉建設部發(fā)布了《2016—2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，提出積極開(kāi)展建筑業(yè)3D打印設備及材料的研究，探索3D打印技術(shù)運用于建筑部品、構件生產(chǎn)，開(kāi)展示范應用。2017年12月，工信部、發(fā)改委等12個(gè)部門(mén)印發(fā)了《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計劃（2017—2020年）》，提出要以直接制造為主要戰略取向，兼顧原型設計和模具開(kāi)發(fā)應用，推動(dòng)增材制造在航空、航天、汽車(chē)等領(lǐng)域規?；瘧?。

“3D打印建筑技術(shù)的應用，將會(huì )顛覆整個(gè)傳統建筑業(yè)，不久的將來(lái)，高層建筑也可以采用3D打印技術(shù)，3D打印建筑技術(shù)有望引領(lǐng)建筑業(yè)未來(lái)的方向。”在蘇鎧看來(lái)，隨著(zhù)現代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，房屋建筑也逐漸由原來(lái)的現場(chǎng)施工轉變成了可以預加工后組裝的裝配式建筑，這種建筑不僅建造速度快，對施工現場(chǎng)周?chē)沫h(huán)境影響很小。3D打印技術(shù)的應用可進(jìn)一步實(shí)現建筑節能減排、安全可靠和可持續發(fā)展，促進(jìn)現代建筑產(chǎn)業(yè)的轉型升級，為裝配式建筑提供有力的技術(shù)支撐，3D打印項目的落地也將進(jìn)一步促進(jìn)龍川現代建筑工業(yè)產(chǎn)業(yè)的轉型發(fā)展、融合發(fā)展。