3D打印技術(shù)的日益成熟，不僅帶來了建筑工藝、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(zhuǎn)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(shè)基地負責(zé)施工的一棟兩層的3D打印房屋正式動工建設(shè)，該項目預(yù)計今年10月份投入使用，系國內(nèi)首個原位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”原材料“吐出”房子

在中建二局廣東建設(shè)基地施工現(xiàn)場，記者看到幾名工作人員正在測量地基深度，并根據(jù)設(shè)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(shè)做好前期準備工作。據(jù)中建二局廣東建設(shè)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，二層會客和辦公使用。

“這個項目大致分為打印設(shè)備設(shè)計、打印材料配比試驗、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計及打印路徑設(shè)計、設(shè)備進場調(diào)試、基礎(chǔ)施工、3D打印施工及機電裝修幾個階段，其中，4月初完成打印設(shè)備設(shè)計、進場及材料配比試驗，6月初完成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計及打印路徑設(shè)計，6月30日3D打印建筑基礎(chǔ)正式施工，預(yù)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(jù)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(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用可黏合混合物材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)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(nèi)裝有特殊的混凝土混合物 “打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。特別之處在于，3D打印設(shè)備“吃進去”原材料，可以“吐出來”房子。
    

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

全國首個原位打印建筑

事實上，雖然“ 3D打印建筑”這一概念出現(xiàn)的時間不長，但近幾年，3D打印建筑憑借著省人力、成本低、速度快、綠色環(huán)保等多重優(yōu)勢迅速被業(yè)內(nèi)認可，世界各國的建筑設(shè)計公司都在進行實踐和研究。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(guī)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(tǒng)意義上的3D打印，原位3D打印即在施工現(xiàn)場、施工階段實時打印，實時施工，通過建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在施工現(xiàn)場預(yù)先安裝打印機設(shè)備，調(diào)配打印材料，根據(jù)施工階段實時打印建筑。”蘇鎧告訴記者，通常的3D打印建筑技術(shù)只是將某個零件或部件打印出來再運往現(xiàn)場裝配施工，而中建二局廣東建設(shè)基地采用的原位3D打印技術(shù)不僅節(jié)省了構(gòu)件運輸費用，縮短了施工周期，降低了建設(shè)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(xiàn)場“吐出來”的。據(jù)了解，這棟兩層的建筑打印部分主要為墻體和構(gòu)造柱，樓板、梁、樓梯和門窗都為預(yù)制構(gòu)件。“打印時先要進行打印架體安裝，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(chǔ)連接，再灌注芯部混凝土，然后進行預(yù)制樓板、樓梯安裝，第一層的打印工作就算完成了。”據(jù)蘇鎧介紹，新型3D打印建筑特點體現(xiàn)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單，而且建筑強度也大大增加。

據(jù)了解，中建二局廣東建設(shè)基地的這個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(yīng)用于深圳長圳保障房垃圾轉(zhuǎn)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(gòu)件采用預(yù)制構(gòu)件，包括預(yù)制梁、預(yù)制疊合樓板和預(yù)制樓梯。

以點帶面促進建筑工業(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張濤看來，建筑相對于工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品，具有尺度大、功能復(fù)雜、性能特殊、工作環(huán)境復(fù)雜、建造場地流動變化、不能進行流水線生產(chǎn)等特點。3D打印制造技術(shù)應(yīng)用于建筑工程的建造過程，“3D打印制造”的概念發(fā)生了許多變化，內(nèi)涵需要延伸。3D打印建造強調(diào)的是實現(xiàn)“增材制造”（即3D打?。┑淖詣踊鳂I(yè)方式，3D打印建造技術(shù)的推廣應(yīng)用，有待于建材、機械、計算機信息開發(fā)與建筑行業(yè)協(xié)同合作，才能取得重大的突破。在數(shù)字化技術(shù)的支撐下，3D打印混凝土在減少模板工程、設(shè)計建造復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)工程方面提供了現(xiàn)實的可能。

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，但隨著國家政策扶持力度的加大及產(chǎn)業(yè)化推廣的加快，未來3—5年國內(nèi)3D打印或?qū)⒂瓉?ldquo;窗口期”，潛在市場需求巨大。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國3D打印產(chǎn)業(yè)市場需求與投資潛力分析報告》數(shù)據(jù)顯示，2017年我國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到173億元，到2020年產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望突破500億元，前景可觀。

隨著3D打印建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路徑也被社會各界所關(guān)注。2016年8月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《2016—2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，提出積極開展建筑業(yè)3D打印設(shè)備及材料的研究，探索3D打印技術(shù)運用于建筑部品、構(gòu)件生產(chǎn)，開展示范應(yīng)用。2017年12月，工信部、發(fā)改委等12個部門印發(fā)了《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2017—2020年）》，提出要以直接制造為主要戰(zhàn)略取向，兼顧原型設(shè)計和模具開發(fā)應(yīng)用，推動增材制造在航空、航天、汽車等領(lǐng)域規(guī)模化應(yīng)用。

“3D打印建筑技術(shù)的應(yīng)用，將會顛覆整個傳統(tǒng)建筑業(yè)，不久的將來，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)未來的方向。”在蘇鎧看來，隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，房屋建筑也逐漸由原來的現(xiàn)場施工轉(zhuǎn)變成了可以預(yù)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(xiàn)場周圍的環(huán)境影響很小。3D打印技術(shù)的應(yīng)用可進一步實現(xiàn)建筑節(jié)能減排、安全可靠和可持續(xù)發(fā)展，促進現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)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一步促進龍川現(xiàn)代建筑工業(yè)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展、融合發(fā)展。