隨著3D打印建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，其對(duì)整個(gè)建筑行業(yè)的影響在不斷加深。日前，全球首個(gè)原位3D打印雙層示范建筑在廣東成功完成主體結(jié)構(gòu)，意味著我國(guó)建筑3D打印技術(shù)在某些應(yīng)用方面已經(jīng)超越了國(guó)外同行，未來有望深度改變我們的生活。

兩層樓高7.2米，一層墻，顏色灰突出。在摩天大樓拔地而起，許多地標(biāo)性建筑表現(xiàn)出特色的今天，這樣的小建筑看起來很普通。

但是，如果這座小樓是3D打印出來的呢？

這座小建筑不尋常。

11月17日，中建二局廣東建設(shè)基地。高金屬框架站在地面上，噴灑混凝土材料的印刷頭懸掛，可以實(shí)現(xiàn)XYZ軸三個(gè)方向的自由移動(dòng)。此時(shí)，連續(xù)“噴墨”幾十個(gè)小時(shí)的建筑3D打印機(jī)已經(jīng)完成了工作——這棟其貌不揚(yáng)的小樓就是它的作品。

小樓有世界上第一座原位3D印刷雙層示范建筑的名字。其特殊性是原位3D打印的建筑物，是不組裝、在現(xiàn)場(chǎng)直接打印主體的建筑物，也是首次使用該技術(shù)成功的雙層建筑物。同時(shí)，這也意味著中國(guó)建筑3D打印技術(shù)與國(guó)際同步發(fā)展，甚至在一些應(yīng)用方面超越了國(guó)外同行。從這個(gè)角度來看，這座小樓不一般。

3D打印技術(shù)誕生于1990年代中期。一般來說，這是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)用粉末狀金屬和塑料等粘接材料，通過逐層印刷構(gòu)造物體的技術(shù)，在航空宇宙、醫(yī)療產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域得到應(yīng)用，但在建筑方面得到應(yīng)用還很少見。

中國(guó)建筑技術(shù)中心材料工程研究所所長(zhǎng)助理霍亮說:3D打印建筑的基本原理和一般打印機(jī)一樣，需要打印機(jī)體、頭、油墨、紙。”如果把建筑四周搭建的金屬框架視作打印機(jī)的機(jī)體，那么噴吐混凝土的“打印頭”就相當(dāng)于打印機(jī)的噴頭。建筑打印用的“油墨”可不是普通的混凝土，而是為打印施工特殊配制的打印材料。當(dāng)然，紙也很重要。施工前，工人在地下埋入鋼筋，相當(dāng)于紙。印刷頭通過一圈連續(xù)吐出寬5厘米、厚2.5厘米的印刷材料，通過層層堆積墻面，不到30小時(shí)就可以印刷占地面積約120平方米的一層墻面。另外，在印刷過程中，隨著墻壁的上升，需要根據(jù)圖紙安裝鋼筋，動(dòng)態(tài)延伸紙。

工人在混凝土砂漿還沒有凝固的時(shí)候，可以在墻底開個(gè)洞，為墻內(nèi)的鋼筋籠和地基的鋼筋焊接留出空間。中建二局廣東建設(shè)基地有限公司科技部副社長(zhǎng)黃云補(bǔ)充說:手感像切蛋糕，操作方便。

印刷技術(shù)不尋常。

不說現(xiàn)場(chǎng)的感覺，從技術(shù)層面說明建筑物的印刷過程也不復(fù)雜。首先，通過計(jì)算機(jī)軟件完成模型分割，然后將三維圖形信息轉(zhuǎn)換為印刷路徑，同時(shí)計(jì)算印刷速度，輸送泵將印刷材料輸送到印刷頭，印刷頭按照設(shè)定程序進(jìn)行三維移動(dòng)，建筑構(gòu)件印刷。這次印刷占地面積約120平方米的一樓墻面，不到30小時(shí)。

但是，新技術(shù)簡(jiǎn)單易行的背后是科學(xué)技術(shù)力量的強(qiáng)大支持。

一是印刷材料不尋常。寬5厘米、厚2.5厘米的混凝土材料復(fù)蓋一層，下層混凝土凝結(jié)緩慢，強(qiáng)度不足，無法支撐上層材料的重量，墻面變形或倒塌的可能性過快，各層材料與上層材料的有效粘接難以實(shí)現(xiàn)。如何讓混凝土滿足3D打印建筑的需求，本身就是個(gè)難題。我們通過反復(fù)試驗(yàn)，在普通混凝土中添加外加劑，調(diào)節(jié)材料的粘稠度和凝結(jié)時(shí)間，解決了這個(gè)問題?；袅琳f。

二是原位3D打印建筑技術(shù)不尋常?？陀^地看，在建筑行業(yè)引進(jìn)3D打印技術(shù)已有先例，但大部分應(yīng)用都在工廠完成。工廠印刷了可組合成型的各種建筑部件，搬到建筑所在地組裝。原始3D印刷建設(shè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)原始印刷，即在現(xiàn)場(chǎng)直接印刷主體，無需二次組裝，需要克服室外環(huán)境變化帶來的一系列挑戰(zhàn)。對(duì)此，施工人員在建筑周邊裝備噴霧設(shè)施，用于打印中的保濕和打印后的混凝土養(yǎng)護(hù)?！帮堃豢谝豢诔裕瑯且粚右粚佑?。在一層墻體打印完成后，我們還需養(yǎng)護(hù)至少3天，確保材料強(qiáng)度達(dá)到可開展下階段施工的條件?！敝薪ǘ謴V東建設(shè)基地有限公司總工程師蘇鎧說。

三是建造難度不尋常。此次實(shí)踐采用輪廓技術(shù)，分為內(nèi)外兩層印刷，印刷的墻壁中空，容易添加保溫填充物。使該技術(shù)成功應(yīng)用于難易度較高的雙層建筑建設(shè)，一個(gè)突破。