梁文狄
泰莱大学工料测量系讲师、持牌拍卖官
未来已来!
3D打印建筑有多神奇?
科技不断进步,30年前打印机都还不算普及,若家里有一台打印机算是一件相当骄傲的事。如今,不止家家户户有打印机,有些还有3D打印机!
3D打印技术已经趋向成熟,其应用包括航空、汽车、医药、牙医、珠宝、工程、模型,甚至是配件、摆设和玩具。
一般上3D打印原料需要高可塑性,融化或液化后能以受控的流率,通过喷嘴挤压、流出、沉积,然后维持形状直到固化完成。
固化后整体可以支持其形体,保持形状并达到打印成品的强度与稳定性的要求。3D打印的原料普遍有塑料、树脂、粉末、金属和碳纤维等。
3D打印成品一般体积不大,例如:模型、医药用品元件、珠宝、摆设、玩具、家庭用品,所以打印机的体积也不会太大。
小型3D打印机并不重,容易移动,中型3D打印机也不需要移动,可以固定在厂房里。
然而,3D打印房屋与传统3D打印技术在特性上存在显著差异。
由于是房屋,打印成品体积非常大,因此打印机也必须非常大。
打印房屋不像一般打印成品可以随意移动,所以需要移动的是体积相当大的打印机。今天不谈科技与技术,让我们一起来探讨3D打印房屋的可建造性与可行性。
灵活性高
3D打印跟先前探讨的工业化系统建筑(IBS)和预制预饰立体建筑(PPVC),是朝两个不同方向前进的创新科技。
预制系统倾向于标准化建筑元件,大量生产,模板高度重复使用,组装是重复统一组装方式,以达到规模经济效应,进而降低生产成本。预制系统有一定的设计灵活性但不鼓励太多不同细节的设计。
而3D打印的本质就是超级灵活,同个项目,每一个单位都可以打印不同设计的房屋,除了设计需要多花时间,打印都交给打印机,打印机会根据设计图纸一间一间打印,不会因为不同设计而多花时间,也没有不统一组装而引发更长施工时间的顾虑。

3D打印=省钱?
市场都在谈论3D打印的优点,如低廉成本和对工人数量、模板和运输的需求较低。品质达标,高灵活性设计与施工。平!靓!正!那为什么3D打印没有取代现有建筑方式呢?
是的,3D打印不需要模板,对运输和施工工人需求较低,但是3D打印是需要打印机这个其他施工方式不需要的机械。先不谈机械价格,3D打印还有研发和其他成本。
就好像只看iPhone每一个元件的成本,没有考虑其他成本,一架iPhone的“材料成本”可能不到200块钱,但考量了材料研发成本、加工成本、组装成本、设计成本、营销成本、经销商毛利还有自家盈利,一架iPhone的价钱远超材料成本。
成本不低
同理3D打印机研发单位,除了计算材料成本,还有研发原料比例、强度、流动性等成本、尝试新原料的成本、推广新技术的成本、加上机械价格、机械维护与维修成本,其实其成本也并非想象中低廉。
理论上3D打印可以减少材料浪费,不止环保、省钱、省处理废料的时间;3D打印是高度自动化作业,高精确度也高效率,而且大大减少施工工人人数,进而减少工地意外的发生。
实际上到底省了多少原料,减少多少意外,还是需要实际运作后,以数据来说明。
缔造建筑设计极限
2024年法国用3D打印技术建造了14.4米高的塔——White Tower。14.4米有多高?
大概3到4层楼之间。White Tower是现今最高的3D打印建筑物。其流畅的线条,梦幻般的结构,极致的设计自由度,层叠结构,镂空设计打破了传统建筑的设计束缚,更像是一件大型的艺术品,是现有其他施工方式几乎不可能做到。
3D打印肯定是在设计自由和美感上,给予了建筑设计的新高度。
现在3D打印的建筑物都是独栋建筑,不是一层楼就有十几个单位、一两万平方一层楼的建筑物。技术上可以打印1000平方的建筑物,就可以打印1万平方的建筑物,只是打印机的数量、安装方式、墙体拼接方式、打印原料固化速度等,都必须有很好的数据支持和很好的建筑管理能力。
谈到这里,大家应该可以感受到3D打印技术有自身的特质。3D打印肯定可以给设计师更多发展空间,更省建材,更少劳工。
但还没有发展到高楼和大型建筑的经验。对比起预制系统,3D打印不会因为统一施工方式而进一步带来节约。不是不可以打印重复的设计,只是预制系统在重复这件事情上更能带来经济效益。
3D打印建筑物或许不需要取代传统施工方式,而是成为建筑界的一种全新选择——在个性化设计、艺术建筑、极端环境建设等领域发挥独特优势。
未来,当技术更成熟、成本更优化时,也许我们真的可以住进3D打印的摩天大楼。