談起3D打印技術(shù),人們的第一反應(yīng)是那是夢幻般的高科技產(chǎn)業(yè),主要用于智能制造業(yè),建筑3D打印技術(shù)從概念到成為現(xiàn)實還為時尚早。事實果真如此嗎?筆者結(jié)合近期在上海同濟大學(xué)召開的盈創(chuàng)建筑3D打印技術(shù)全球新聞發(fā)布會上了解到的一些情況,談?wù)剛€人對該技術(shù)對建筑企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略影響的思考。
3D打印是一種通過材料逐層添加制造三維物體的變革性、數(shù)字化增材制造技術(shù)(增材制造技術(shù)是采用材料逐漸累加的方法制造實體零件的技術(shù),相對于傳統(tǒng)的材料去除-切削加工技術(shù),是一種“自下而上”的制造方法。),它將信息、材料、生物、控制等技術(shù)融合滲透。用3D打印機打印建筑物,近期已得到較全面的實現(xiàn)。據(jù)盈創(chuàng)公司的相關(guān)介紹,其自主研發(fā)3D打印設(shè)備、打印油墨和連續(xù)打印技術(shù),讓全球首批3D打印的建筑呈現(xiàn)在了世人面前。一部長×寬×高分別為150米×10米×6.6米的打印機、一種特殊的“油墨”、一臺電腦、一個按鍵,便可以輕輕松松打印出一棟真實、可以居住的房子?,F(xiàn)在,3D打印技術(shù)已經(jīng)可以在24小時內(nèi)“打印”出10棟200平方米的建筑,可以打印各種建筑材料及工藝品。
新聞發(fā)布會上介紹的房屋建筑打印的主要技術(shù)包括3D打印建筑的“油墨”,它是以高標(biāo)號水泥與玻璃纖維為主,依靠自主研發(fā)的打印機設(shè)備連續(xù)線性擠出式打印而成,與傳統(tǒng)建筑無異。打印油墨的主要特點是液態(tài)、零能耗、自然凝固成型、彈性大、可塑性高、對人體無傷害、對環(huán)境無污染、自重輕、自帶保溫與就地取材。3D打印建筑目前主要是打印墻體,通過不同需求,可以任意設(shè)計墻體結(jié)構(gòu)。墻體預(yù)留梁與柱的澆筑空間,采取當(dāng)前現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝,解決房屋受力結(jié)構(gòu)問題。打印空心的墻體不但大大減輕了建筑本身的重量,可在其空心墻體中填充保溫材料,讓墻體成為整體的自保溫墻體,也可以將墻體打印成空心雙面模板,內(nèi)部澆筑混凝土。在打印過程中可以把門窗等位置預(yù)留出來,并且可以根據(jù)需要安裝預(yù)埋件。目前現(xiàn)行各種標(biāo)準(zhǔn)件門窗、水電管線等都可以在空心的墻體中自由布置。
3D打印建筑的優(yōu)點很多,比如3D打印建筑的“油墨”實質(zhì)是建筑垃圾的再利用,包括工業(yè)垃圾、尾礦等,并可就地取材,回收建筑垃圾,通過技術(shù)處理、加工分離使之成為3D打印建筑“油墨”的一部分原材料,讓建筑垃圾回到建筑中。3D打印可以充分利用打印智能控制,使建筑一次成型,減少建筑中的材料損耗和工藝損耗。3D打印建筑讓未來的建筑工人勞動強度大大降低,工作環(huán)境大大改善,工作更高效。3D打印建筑可以做到讓建筑能耗大幅度降低,3D打印建筑可有效地改善施工粉塵和噪音的影響,避免對環(huán)境造成污染,讓天更藍、山更綠、水更清。3D打印還能打印出各種房型,也能打印出平滑表面等各種外立面造型的房屋,讓建筑的藝術(shù)性通過3D打印技術(shù)一次性實現(xiàn)。3D打印建筑對各種特殊設(shè)計結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)、研發(fā)性產(chǎn)品、單一樣品具有比常規(guī)施工技術(shù)更明顯的優(yōu)勢。3D打印建筑的建造成本大大降低,3D打印技術(shù)的廣泛推廣將徹底改變現(xiàn)行建造方式,讓世界上更多的人住得起房子。
目前,中國房屋建設(shè)每年新產(chǎn)生建筑垃圾達3億噸,建筑垃圾占中國城市垃圾的30%~40%,建筑垃圾總量達28億噸;當(dāng)前中國勞動力越來越緊張,人力成本越來越高;中國能源消耗巨大,已面臨著不得不尋求改變的緊迫局面;在經(jīng)濟取得大發(fā)展的同時,我國環(huán)境保護承擔(dān)的壓力越來越大,基于這些原因,中國建筑業(yè)擺脫高耗能、粗放型發(fā)展模式已成為全社會共同的呼聲。個人認(rèn)為具有諸多優(yōu)點的3D打印建筑在中國的推廣應(yīng)用是必須的,也是必然的。3D打印技術(shù)離我們很近,3D打印建筑已不再僅限于紙上的概念,相信5年內(nèi),3D打印技術(shù)將顛覆整個行業(yè)的傳統(tǒng)觀念,讓建筑市場充分認(rèn)識到3D打印技術(shù)的力量。
面對成為第三次工業(yè)革命重大標(biāo)志與開啟第三次工業(yè)革命大門的3D打印技術(shù),筆者建議建筑企業(yè)積極參與和跟進,分4步逐步展開3D打印技術(shù)的推廣、應(yīng)用工作。
1.學(xué)習(xí)階段。設(shè)專人跟蹤當(dāng)前社會的3D打印技術(shù)、產(chǎn)品,掌握第一手資料,并積極在企業(yè)可能的建筑產(chǎn)品中推廣應(yīng)用現(xiàn)行較成熟的3D產(chǎn)品、工藝及技術(shù)。
2.研發(fā)階段。企業(yè)可以針對各自的企業(yè)發(fā)展階段和業(yè)務(wù)狀況,開展3D打印建筑技術(shù)的基礎(chǔ)研究。以中國核工業(yè)二四建設(shè)有限公司為例,可以重點研究核電與軍工特種結(jié)構(gòu)打印機的設(shè)計與制造,重點研究高層民用建筑3D打印機的設(shè)計與制造,重點研究各種核電與軍工產(chǎn)品中3D打印“油墨”和3D打印建筑半成品、成品,研究3D打印建筑的建筑技術(shù)與設(shè)計技術(shù)??陕?lián)合高等院校及企業(yè)共同開發(fā),形成一整套有企業(yè)獨特優(yōu)勢的3D打印建筑技術(shù)。
3.全面承接3D打印技術(shù)的房屋建設(shè)設(shè)計與施工。提供3D打印機、3D打印“油墨”等普通民用3D打印成品或原材料服務(wù);供應(yīng)3D打印建筑產(chǎn)品、設(shè)計、技術(shù)服務(wù)和施工等。
4.參與制定3D打印建筑的各種標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范,向服務(wù)型企業(yè)轉(zhuǎn)型。
(鄧國平 中國核工業(yè)二四建設(shè)有限公司)