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(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)三維立體建筑的圖紙，通過BIM管理系統(tǒng)，在工地現(xiàn)場(chǎng)或工地工廠輸送到數(shù)字控制的大型3D建筑打印機(jī)里，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)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(dòng)式建筑的構(gòu)造、市政工程、公共設(shè)施、主題場(chǎng)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(jī)，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(rèn)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(jī)絕對(duì)可以打破你對(duì)傳統(tǒng)3D打印技術(shù)的想象。

這是由一家來自美國(guó)舊金山的Apis Cor公司開發(fā)的3D打印機(jī)，具有體積小、打印效率高、運(yùn)輸便利、高標(biāo)準(zhǔn)全自動(dòng)化控制系統(tǒng)等優(yōu)勢(shì)，一小時(shí)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(gè)月才能完成。

這是迪拜市政建筑的試點(diǎn)項(xiàng)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(jī)建造而成，據(jù)了解，Apis Cor有三名工人在現(xiàn)場(chǎng)操作機(jī)器，整個(gè)項(xiàng)目耗時(shí)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(jìn)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(jì)，使用傳統(tǒng)方式建造這個(gè)大樓預(yù)計(jì)要250萬迪拉姆，但用3D打印技術(shù)，造價(jià)就不到100萬迪拉姆。同時(shí)，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(jī)廠商，WASP Crane是模塊化的3D打印機(jī)，可以建造各種形狀和尺寸的房屋。WASP Crane 3D打印的第一個(gè)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(jìn)行隔熱。建筑的墻體被設(shè)計(jì)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?yàn)樗诙竞拖募径寄鼙３治輧?nèi)溫和舒適的溫度。

墻體內(nèi)填滿稻殼進(jìn)行隔熱

外部墻體一共花費(fèi)了十天的時(shí)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(gè)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(tuán)隊(duì)表示。由此可見，Crane WASP為3D打印建筑提供了一個(gè)創(chuàng)新的方案，并且代表了綠色建筑領(lǐng)域的一項(xiàng)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(jī)，這是一種用于龍門架系統(tǒng)的更新版本。 

BOD2能夠打印寬達(dá)12米，長(zhǎng)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(jī)一次完成，打印速度高達(dá)每分鐘18米。此外，這臺(tái)打印機(jī)是模塊化的，因此它易于維護(hù)、移動(dòng)和安裝，并且可以使用任何類型的混凝土和砂漿進(jìn)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?yàn)楫?dāng)擠出物以管狀疊放在一起時(shí)，就會(huì)形成粗糙的墻體外觀，后期需要進(jìn)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(gè)問題，COBOD團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(jī)目前還在不斷的進(jìn)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(guó)Construction 3D公司開發(fā)的一款具有整體功能的3D打印機(jī)，與其它打印機(jī)不同的是，它是被裝在一個(gè)20英尺的集裝箱內(nèi)的，因此，可通過移動(dòng)集裝箱在各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)快速、低成本的打印建筑。

來源：Construction 3D

整個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)攪拌泵站、一個(gè)控制系統(tǒng)和一臺(tái)打印機(jī)器組成。MAXI3D打印機(jī)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(chǎng)里面出來。

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此外，機(jī)器的液壓系統(tǒng)十分堅(jiān)固，足以應(yīng)付施工現(xiàn)場(chǎng)的任何意外狀況。

該打印機(jī)還配有一個(gè)控制模塊，里面包含專門為這臺(tái)機(jī)器開發(fā)的軟件，通過它簡(jiǎn)單的配置文件，你只需單擊幾下即可開始啟動(dòng)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(shí)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(jī)器人。它可以一天24小時(shí)不間斷工作，每小時(shí)能砌1000塊磚，兩天內(nèi)就能砌完一棟房子。

HadrianX打印機(jī)，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(shì)，并確保最終建筑結(jié)實(shí)耐用，熱利用率更高。”

HadrianX可以處理不同大小的磚頭，也可以切割、研磨磚頭。它的機(jī)械臂與主體相連，機(jī)械臂末端有機(jī)械手，可以用于抓取磚頭，并按照順序擺放它們。3D計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)可繪制出住宅形狀和結(jié)構(gòu)，機(jī)器人就可以計(jì)算出每塊磚應(yīng)放置的位置。HadrianX的機(jī)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(dòng)態(tài)穩(wěn)定技術(shù)，該技術(shù)可在其他環(huán)境因素下對(duì)風(fēng)振做出反應(yīng)，從而立即實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的精確定位。

Fastbrick Robotics公司認(rèn)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(gòu)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(guó)的奧斯汀市啟動(dòng)了改革經(jīng)濟(jì)適用房的計(jì)劃。ICON公司的第一臺(tái)商用建筑打印機(jī)——Vulcan II，專門設(shè)計(jì)用于更快，更經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)彈性單層建筑，并具有更多設(shè)計(jì)自由度。

Vulcan II打印機(jī)，來源：ICON

Vulcan II將占地面積擴(kuò)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(yùn)輸而無需組裝。由于自動(dòng)化，機(jī)電一體化和一套專業(yè)軟件的改進(jìn)，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(duì)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(yíng)利組織"New Story"建立了多個(gè)合作伙伴關(guān)系，New Story是一個(gè)非營(yíng)利組織，Vulcan II部署在拉丁美洲，為目前生活在赤貧和臨時(shí)不安全住所的家庭建立了一個(gè)由50個(gè)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(xiàng)合作中，這臺(tái)打印機(jī)被用于為那些無家可歸的人在奧斯汀的一個(gè)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(bào)》

ICON的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官杰森巴拉德說：“我們?cè)贗CON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(gè)人提供價(jià)格合理，有尊嚴(yán)的住房。我們正處于全球住房危機(jī)的中期，并且讓舊方法更好一點(diǎn)并不能解決問題。我們對(duì)支持ICON的全球投資者團(tuán)隊(duì)感到高興，因?yàn)槲覀冋J(rèn)為住宅建筑行業(yè)需要完全轉(zhuǎn)變模式?！?/span>

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(shì)，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?huì)有更多的3D打印建筑出現(xiàn)在我們的視野當(dāng)中！