「建筑传统」3d打印概念解析(3D打印建筑,能否替代传统建筑)

互联网 2022-04-16 08:39:04

今天,神州网给大家普及下关于「建筑传统」3d打印概念解析(3D打印建筑,能否替代传统建筑)的知识。

自从人类学会摆弄岩石泥土建造住所以来,房屋建造的技术几乎没有过质的进展。尽管世界科技已经日新月异,大多数房屋仍然需要工人团队手动堆放砖块、石块或泥渣块, 摆放木质框架,敲入钉子,最后安装壁板。这种方法严重依赖个人技能和手工劳动,产生大量的废物和噪音,需要漫长的工期,生产率很低。换句话说,它早已走到了改革的边缘。

3D打印建筑,能否替代传统建筑?

当建筑师必须适应一个新的技术时代时,速度和效率成为设计和施工过程的的关键元素,3D打印技术的崛起展现了巨大前景。3D打印建筑可以更快、更便宜、更准确地建造房屋,并且所用的材料将持续更长的时间,比大多数传统建筑材料更坚固。另一方面,还可以解决经济适用房的问题,并为设计提供无数可能性,重新定义和推动传统建筑的极限。在2021年7月 Grand View Research 的报告预测,全球建筑机器人将在 2021-2028 年间市场份额增长91%。下文将带读者探索这一新兴行业的现状与未来。

3D打印建筑,能否替代传统建筑?

01从 3D打印 到 3D打印建筑

3D打印,即增材制造技术,对我们而言已不陌生,顾名思义,增材(Additive Manufacturing)就是“一层层增加上去的材料”,它通过层层叠加的制造逻辑将原材料组合成为三维整体,与电脑三维模型设计结合,能够制造出复杂的几何结构,并且能同时大幅度地节省原料、减少人工计算与加工。如今,3D打印技术已经在医疗,生物,航空等多个应用领域大放异彩,也深入到我们的生活中,比如 3D桌面打印机的塑料细丝,一层一层勾勒出复杂的建筑模型形体。

3D建筑打印从某种意义上来说就是这个桌面打印机放大上千倍的实体,与之不同的是,作为打印材料从喷口吐出的特制混凝土“泥浆”取代了塑料细丝,在XY轴的平面上“绘制”,并沿Z轴上升。3D打印建筑的新技术可以进行无模板混凝土浇筑,这就意味着我们可以打印任意形状的预制混凝土构建和整墙,并且花费更短时间和更低成本。

3D打印建筑,能否替代传统建筑?

本质上,3D打印的三维形体生成过程由计算机控制,这改变了传统建造过程,也给设计创造了更多可能性。不同于传统建造,建筑师可以使用这一技术建造前所未有的曲面,形状和颜色,从而设计出更有创造性、更引人注目的建筑。任意有机的形式都成为可能:曲面墙或直墙,平滑或粗糙表面,水平或有角度的……在建筑创造力的表达方面,不再有任何限制。

3D打印建筑,能否替代传统建筑?

02为什么着眼住宅建筑市场?

在探究住宅市场时,ArchDaily 采访了2021年青年实践的获得者,3D住宅打印行业领军团队 ICON,他提到:“全世界有10亿人缺乏足够的住房。在过去的25年里,建筑业已经失去了生产能力,因为存在着严重的技术工人短缺,而且这种情况只会越来越严重。一般来说,房屋建造过程是低效和浪费的。我想找到一种方法来帮助解决这个全球性问题。”

而住宅这种体量小且模块单元化的建筑无疑也能将现有3D打印技术的效率发挥到极致,有几组简单的数字:ICON 使用 Vulcan 打印机 3D 打印的 40-50 平方米的房屋,每个房屋的打印时间约为24小时,在几天内完成;

3D打印建筑,能否替代传统建筑?

ICON为开发商 3Strands 打印的第一个主流住房开发项目住宅,面积在100-200平方米之间,每个房屋的打印时间为5-7天;

三维打印建筑公司 Alquist 使用 COBOD 三维打印机为非盈利建设组织 Habitat for Humanity建造了110平方米的弗吉尼亚住宅,在大约 28小时内就完成了3D打印,这比标准施工进度快了4周,墙体使用混凝土,每平方英尺可节省 15%的建筑成本。而在传统建筑语境中,同等体量的住宅建设时间往往要以周甚至月来衡量。

3D打印建筑,能否替代传统建筑?

此外,3D打印可以最大限度的摒除天气对人的限制,例如,亚利桑那州的酷日往往会造成房屋建设施工在夏季停工,而机器显然没有此类烦扰。作为同时减少时间成本、人力成本的新技术,3D打印有很大可能会成为促进社会发展的重要“武器”,并且将较快地在贫民窟、战乱庇护所等土地盈余、住房不足的地方得到实现。另外,尽管建筑价格与诸多因素相关联,但如果建设成本得到控制,对于用户而言的价格下降也许也可以期待。

03世界各地3D打印市场进展

美国市场 团队:ICON

ICON公司成立于2017年底,被评为2020年 “全球最具创新力的公司 "之一,并被选为ArchDaily的2021年最佳新实践,它是一家建筑公司,扩展了技术的边界,开发了包括机器人、软件与建筑材料来推动人类进步。这家位于德克萨斯州的初创公司相对年轻,在美国和墨西哥各地提供3D打印的房屋,试图解决全球范围的住房挑战,同时还与合作伙伴BIG和NASA一起开发建筑系统,支持未来对月球的探索。

零号住宅

ICON公布了其最新的3D打印项目,零号住宅,由德克萨斯州公司Lake|Flato Architects设计。“零号住宅”是ICON新系列增材建造探索项目的第一座完工房屋,意在探索增材建造所能达到的建筑学可能,以“转变房屋建造范式”的目标开发全新的设计语言。“零号住宅”的材料质感是机器人施工表达与天然木材纹理共同作用的结果,创造了一个经典的设计。

3D打印建筑,能否替代传统建筑?

项目包含3间卧室、2.5间浴室,以及一个额外的居室/卫生间单元,增材制造技术还可提高能源效率并增强项目的亲生物原则。项目采用了ICON的Vulcan建造打印技术,其3D打印的墙面由一种水泥基材料制成,可减缓热传递,并取代多层级、阶段性的传统建造体系。同时,用钢加固的弯曲墙壁旨在提高结构效率,圆角的设计则有助于房屋内部流畅动线的营造。