增材建筑制造：3D打印机将彻底改变建筑行业吗？
Posted: Sat Feb 22, 2025 9:53 am
我们很快就会用软件绘制房屋然后打印出来吗？3D 打印技术正在受到广泛关注，而且不仅仅是用于未来建筑的建模。鉴于过去几年取得的进展，这项技术正在改变规模和视角：在美国、俄罗斯，甚至在南特，巨型打印机现在正在打印整栋房屋。速度、成本降低、可持续性：这项技术似乎具备应对 21 世纪建筑业诸多挑战所需的一切。让我们仔细看看增材建筑制造及其惊人的可能性。
巨大的第一代打印机从未离开工厂，打印的部件都是在现场组装的。
缩短工期并降低成本
以前建造一栋建筑需要七到十一个月的时间，现在看来已经遥不可及了。在俄罗斯寒冷的冬天，初创公司Apis Cor成功在 24 小时内打印出一栋 37 平方米的房子！既省时又省钱：这栋房子的成本仅为 10,000 欧元，大约相当于每平方米 270 欧元——几乎比传统建筑的成本低六倍，传统建筑的成本最高约为每平方米 1,600欧元。
基本原理始终如一：铰接臂将糊状物质（混凝土或纤维复合材料）一层一层地放置，以制作地板和墙壁——有时还包括屋顶。巨大的第一代打印机从未离开工厂，打印的部件在现场组装。但 亚马逊数据 在最近的项目中，打印机已被用于这项工作，例如 Apis Cor 的两吨重移动打印机能够在 132 平方米的表面上铺设混凝土层，高度可达三米。
该技术对发展中国家来说前景光明：在人均月收入不超过 300 欧元的萨尔瓦多，非政府组织New Story计划在今年年底前打印一个拥有 50 栋房屋的村庄。为了在 24 小时内建造这些价值 4,000 美元的房屋，他们的移动打印机 Vulcan 可以装上卡车，使用随处可见的混凝土，并且无需水或电即可运行。因此，该技术可以在最偏远的地区部署。
当然，打印建筑必须符合当地的建筑标准，而这一限制阻碍了 New Story 或 Apis Cor 在每个国家/地区的性能。法国的一个例子是一座 95 平方米的社会住房项目，该项目仅用三天时间就建成：只有墙壁是打印的，与传统建筑相比，成本降低了约 20%。然而，这座由南特大学开发的建筑已获得符合法国建筑标准的认证。
更加环保的房屋？
建筑业是能源消耗最大的行业之一，占发达国家原材料消耗的 60%。增材制造建筑扭转了这一趋势：例如，Apis Cor 房屋仅需要通常所需混凝土量的 40%。打印还可以减少材料浪费，因为运到建筑工地的所有材料都会被利用，而且现场浇筑混凝土不需要模具。
另一个问题是用于打印的材料的生态足迹。在这里介绍的实验中，还没有提供 100% 环保的合金——尽管有几个项目正在研究中。同时，打印材料可以优化房屋的环境效率。在南特的例子中，3D 打印机创建了两个膨胀聚氨酯泡沫板，混凝土被浇注到其中：泡沫留在最终的建筑中，起到隔热的作用。好处是什么？形状自由度高，使建筑能够适应场地的限制。例如，建造房屋时不需要砍伐树木：而是让房子围绕树木伸展！这种弯曲的形状也提高了热性能：特别是通过避免直角积水，该建筑也超过了法国热调节标准RT 2012 的40%。
另一个例子是乌克兰PassivDom 公司生产的微型组装房屋，他们在工厂组装混合碳纤维、玻璃和聚氨酯纤维印刷元件：几乎完全隔热。这些资产与房屋的智能设备相得益彰：屋顶上的太阳能电池板和空气湿度过滤系统可产生能源甚至饮用水，并配有移动应用程序来监控这些参数。
无限定制
再次是环保：3D打印与套件房屋建造技术相结合，让我们可以想象出可以反复拆卸和重新组装的建筑物，从而有可能利用旧建筑的废料建造房屋。这是设计公司Arup和CLS Architects在最新的米兰Salone des Mobile设计节上提出的概念，房屋由35个打印模块组成，展览结束后，这些模块可以在不同的地点以不同的形式拆卸和重新组装。
用预设的形状和体积建造梦想中的房子……甚至创建自己的 3D 房屋：这就是增材建筑制造软件让我们能够想象的。例如，PassivDom 提供一系列可在 24 小时内交付的标准模型，但也为客户提供定制房屋的可能性——将交付时间延长了几个月。
巨大的第一代打印机从未离开工厂，打印的部件都是在现场组装的。
缩短工期并降低成本
以前建造一栋建筑需要七到十一个月的时间，现在看来已经遥不可及了。在俄罗斯寒冷的冬天，初创公司Apis Cor成功在 24 小时内打印出一栋 37 平方米的房子！既省时又省钱：这栋房子的成本仅为 10,000 欧元，大约相当于每平方米 270 欧元——几乎比传统建筑的成本低六倍，传统建筑的成本最高约为每平方米 1,600欧元。
基本原理始终如一：铰接臂将糊状物质（混凝土或纤维复合材料）一层一层地放置，以制作地板和墙壁——有时还包括屋顶。巨大的第一代打印机从未离开工厂，打印的部件在现场组装。但 亚马逊数据 在最近的项目中，打印机已被用于这项工作，例如 Apis Cor 的两吨重移动打印机能够在 132 平方米的表面上铺设混凝土层，高度可达三米。
该技术对发展中国家来说前景光明：在人均月收入不超过 300 欧元的萨尔瓦多，非政府组织New Story计划在今年年底前打印一个拥有 50 栋房屋的村庄。为了在 24 小时内建造这些价值 4,000 美元的房屋，他们的移动打印机 Vulcan 可以装上卡车，使用随处可见的混凝土，并且无需水或电即可运行。因此，该技术可以在最偏远的地区部署。
当然，打印建筑必须符合当地的建筑标准，而这一限制阻碍了 New Story 或 Apis Cor 在每个国家/地区的性能。法国的一个例子是一座 95 平方米的社会住房项目，该项目仅用三天时间就建成：只有墙壁是打印的，与传统建筑相比，成本降低了约 20%。然而，这座由南特大学开发的建筑已获得符合法国建筑标准的认证。
更加环保的房屋？
建筑业是能源消耗最大的行业之一，占发达国家原材料消耗的 60%。增材制造建筑扭转了这一趋势：例如，Apis Cor 房屋仅需要通常所需混凝土量的 40%。打印还可以减少材料浪费，因为运到建筑工地的所有材料都会被利用，而且现场浇筑混凝土不需要模具。
另一个问题是用于打印的材料的生态足迹。在这里介绍的实验中，还没有提供 100% 环保的合金——尽管有几个项目正在研究中。同时，打印材料可以优化房屋的环境效率。在南特的例子中，3D 打印机创建了两个膨胀聚氨酯泡沫板，混凝土被浇注到其中：泡沫留在最终的建筑中，起到隔热的作用。好处是什么？形状自由度高，使建筑能够适应场地的限制。例如，建造房屋时不需要砍伐树木：而是让房子围绕树木伸展！这种弯曲的形状也提高了热性能：特别是通过避免直角积水，该建筑也超过了法国热调节标准RT 2012 的40%。
另一个例子是乌克兰PassivDom 公司生产的微型组装房屋，他们在工厂组装混合碳纤维、玻璃和聚氨酯纤维印刷元件：几乎完全隔热。这些资产与房屋的智能设备相得益彰：屋顶上的太阳能电池板和空气湿度过滤系统可产生能源甚至饮用水，并配有移动应用程序来监控这些参数。
无限定制
再次是环保：3D打印与套件房屋建造技术相结合，让我们可以想象出可以反复拆卸和重新组装的建筑物，从而有可能利用旧建筑的废料建造房屋。这是设计公司Arup和CLS Architects在最新的米兰Salone des Mobile设计节上提出的概念，房屋由35个打印模块组成，展览结束后，这些模块可以在不同的地点以不同的形式拆卸和重新组装。
用预设的形状和体积建造梦想中的房子……甚至创建自己的 3D 房屋：这就是增材建筑制造软件让我们能够想象的。例如，PassivDom 提供一系列可在 24 小时内交付的标准模型，但也为客户提供定制房屋的可能性——将交付时间延长了几个月。