3D打印房是什么结构和什么材料混合结构的房子好不好?

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上海10栋3D打印房屋交付使用 怎么打印一栋房子?
  上月,上海青浦张江高新园区内,10栋如同简易工房、爬满横纵纹路的灰色低层建筑正式投用。从开始建造之日起,它们就备受关注,因为和传统建筑不同,这10栋房子是巨型3D打印机“吐”出来的。这项被认为是21世纪最热门的技术,在建筑领域又有了新的应用例子,但同时,3D打印行业专家对此表示谨慎乐观。有专家认为,3D打印材料的安全性、房子的抗震效果都需要时间检验,在承载数据、舒适性、标准化、验收标准等方面也缺少有说服力的信息。不过,目前在建筑3D打印方面的各种探索,让人们不禁设想,什么时候3D打印的大范围实用时代会降临,我们有一天也会住上3D打印的房屋吗?  与实用性还有距离  3D打印建筑技术的基本原理是利用3D打印技术建造房屋,和其他3D打印不同的是,它需要一个巨型的三维挤出机械,并且挤出的是混凝土,通过与计算机相连接,将设计蓝图变成实物。虽然在概念上设计起来很简单,但实施起来相当复杂,要解决的技术问题非常多。  之前美国、意大利和阿姆斯特丹几家公司,都曾公布说要通过3D打印机打印建筑,此次在上海交付使用的10栋房子,由有12年3D领域经验的上海盈创装饰设计工程有限公司完成。  与传统建筑相比,3D打印建筑技术速度快,有研究推算可比传统建筑技术快10倍以上。它不需要使用模板,不需要数量庞大的建筑工人,可以非常容易地打印出其他方式很难建造的高成本曲线建筑,可以打印出强度更高、质量更轻的混凝土建筑物,甚至可以更多地采用装配式建筑。  上海盈创装饰集团有限公司董事长马义和介绍,3D打印房屋与普通房屋区别在于保温效果更好,上海室外温度35℃,室内温度保持在27℃左右,做到这点并不难,因为打印出的房子是中空的,可以在中空部位填充保温材料。而且因为是无缝拼接,房子不会渗水,防漏效果比较好。  被称为“3D打印狂人”的马义和认为,3D打印建筑的推广前景好,而且已经成为业内趋势,与传统的制模、搭脚手架等复杂建筑过程相比,在节省成本和人工方面很有优势。但江苏省三维打印装备与制造重点实验室主任、南京师范大学电气与自动化工程学院副院长杨继全认为,率先亮相的这10栋3D打印房屋有一定进步,但不是实质性的进步。  “从现在报道上来看,它能够在比较短的时间内打印出较为粗糙的墙壁,制作出类似茅草屋的建筑模型,在建筑材料的开发和应用上确实有其独到之处。但在功能性上,还不能完全满足实际的建筑需求,即居住功能”,杨继全判断,目前在建筑3D打印方面的工作都是有益的探索,但离实际建筑还有较大差距。  被改变的材料  3D打印的核心点在材料上,也就是油墨,油墨上的突破使多种打印成为可能,比如人体器官、金属配件、自行车,甚至香喷喷的巧克力。  马义和介绍,目前10栋房屋使用的油墨是回收再利用的建筑垃圾和工业垃圾,前期经过独特配方的分离和处理。今年4月,这10栋房屋亮相后,同济大学建筑系教授来增祥曾公开在当地媒体表示过疑虑,他认为3D打印在建筑新材料开拓和建筑工艺上的创新探索值得称赞,不过3D打印房屋要真正普及恐怕还需斟酌。比如该3D打印的“油墨”构成主要是高标号水泥和玻璃纤维。而据他所知,某些国家禁止建筑大量使用玻璃纤维,因为会影响人体呼吸系统;高强度水泥未来的回收也有困难。目前我国高层住宅普遍使用钢筋混凝土或全钢结构,其中钢铁可以回收,因此传统建筑材料在未来一段时期内依旧有很大优势。  来增祥认为“油墨”的承载力强度、耐久性等各项指标是否符合标准,还有待专家部门的权威检测和认证。而现实是,目前我国还没有行业标准来检验3D打印建筑的抗震、环保等性能。  杨继全也认为,3D打印建筑所需要的材料要同时具有功能性、环保性和生态性三个特点:在满足实体建筑的功能需求外,如果不具备环保性,那就与传统建筑无异,它就没有存在意义。  打印高层可否期待?  3D打印也被认为不能应用于高层建筑上。要将几十层的建筑物打印出来,面临的挑战不仅包括需要设计出巨型3D打印机,还要解决大型建筑物结构强度问题,以及建筑物中钢筋的打印问题。  马义和称其公司不仅能打印低层建筑,高层建筑也可以打印,现在正和同济大学、中科院等单位合作,所有检测、验收三方一起合作。“现在也在尝试高层,低层和高层建筑的打印流程工艺一样,不一样的是设计图纸,复杂的设计工艺很多,3D打印优势更易体现,不仅速度快,而且更易完成设计理念”。  “理论上来分析,3D打印建筑的强度比传统建筑有保证。但这并不意味着打印的强度一定比传统建筑高”,杨继全分析,这些都要看设计上有没有做到优化,建筑装备的施工过程有没有满足3D打印的施工要求,建材有没有符合实体建筑的功能需求。所以3D打印建筑的强度与传统建筑一样,是个系统工程。  杨继全介绍,3D打印建筑要实现产业化,还应扎扎实实地突破关键核心技术,这些方面国内外都还没做太多工作。基于3D打印的数字化建筑设计技术与体系,基本上也还是空白。  一天打印200平米两层楼  美国项目负责人将访莞  南都讯记者杨洋 在TED演讲里曾展示过一天打印出200多平米两层楼房的美国南加州大学教授洛克·霍什内维斯,将到东莞参加2014中国(东莞)“智谷杯”3D打印创意设计大赛,这项比赛昨日正式启动,洛克·霍什内维斯和国内外的3D前沿牛人都会参与,他的学生还有项目落户广东智谷科技有限公司牵头成立的东莞3D打印创意产业园。  据报道,美国南加州大学的“轮廓工艺”3D打印技术项目,由美国航空航天局出资赞助。作为该项目负责人,比赫洛克·霍什内维斯教授曾介绍,“轮廓工艺”其实就是一个超级打印机器人,外形像一台悬停于建筑物之上的桥式起重机,两边是轨道,中间的横梁则是“打印头”,横梁移动进行X轴和Y轴的打印工作,然后一层层将房子打印出来。其工作速度非常快,24小时内就能打印出一栋2层楼高、约合232平方米的房子。“轮廓工艺”3D打印技术目前已经可以使用水泥混凝土作为材料,按照设计图的预先设计,利用3D打印机喷嘴喷出高密度、高性能混凝土,逐层打印出一道道墙壁和隔间、装饰等,再利用机械手臂完成整座房子的基本架构。全程由计算机程序操控,而且节省25%的资金、30%的材料和一半人工。  “轮廓工艺”不仅可负责打印外墙,铺地板、水管、电线,甚至连上漆、贴墙纸也一手包办,但住宅建筑的许多部分,诸如水电、供热管道、门窗和吊顶等仍需借助人力手工完成安装。  霍什内维斯教授曾在演讲中预测,到2050年,3D打印房子将成为一种成熟的技术,到时候坚固度将不是首要考虑的问题,现在生产的各种高强度塑料建材保证5到10年的需求没问题,不仅达到住房人群的要求,而且由于成本低廉,过几年换一套也不在话下。  东莞智维立体成型股份有限公司总经理张靖博士就在南加州大学师从洛克·霍什内维斯,其团队也在东莞横沥的3D产业园落户。  延伸之材料  液体状油墨能迅速固化  3D打印建筑的核心技术是油墨,该公司研发出建筑3D打印的油墨混凝土,原材料主要来源于建筑垃圾、工业垃圾和矿山尾矿等,经过回收再利用,前期经过独特配方的分离和处理。据介绍,第一栋打印出来的房子,采用了拆迁的建筑垃圾分离出占70%的再生石作为油墨。油墨中还添加了玻璃纤维,可以取代钢筋的作用。因此打印1到3层的房子,基本无需再采用钢筋。这种液体状的油墨在打印过程中不会塌下,并能够迅速固化,整个建筑8小时就能出厂。  足够大的3D打印机  用3D打印机打印一栋房子,首先需要足够大的打印机。打印这批房子的公司拥有的建筑3D打印机,宽度为10米,高度为6&.6米,最长长度为150米。底面占地面积足有一个篮球场那么大,高度足有三层楼高。  在电脑中建立三维模型  这10栋房子建筑结构简单,类似工地板房,是该公司董事长马义和自己画的草图。在电脑中建立起三维模型,是从“3D虚拟”到“3D构造”的关键步骤。借助3D辅助设计软件,工程师们可以设计出房屋的3D模型,或者直接照着原型来设计。通过计算机,可以完成一系列如强度校核、抗震计算、设计优化、成型工艺、运动控制、建筑材料成型等自动化工作。  从底部一层层打印叠加  第一栋房子是在工厂里整体打印出来的,打印的横截面是包括地基、两面墙体和两面屋檐在内的五边形,“躺”在地上,建筑油墨从打印机喷嘴里浇洒下来,一层进入固化阶段之后,它可以根据电脑程序,自动爬上另一层。这样从底部一层层打印叠加上去,打印完成后再竖起来,就成了前后通风的房子,最后再安装两面的玻璃门。除了这栋整体打印的房子,为了运输便利,其他房子的打印部分主要是两面墙体、门窗等建筑结构件,打印完成后再从苏州工厂运到上海现场安装、施工。  成品  像搭积木一样把墙体搭起来后,梁柱的地方再放入钢筋和灌注混凝土,其他地方都是空的,预留了保温层和铺设管线的空间。
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增值电信业务经营许可证B2- 京ICP证140737号3D打印房子竟然是这样造出来的(图)
还记得之前意大利市政府与3D打印公司WASP一同宣布要打造世界上第一个3D打印村庄的事情么,该项目从上个月开始已经启动,正在打造这座香巴拉村庄的第一栋房子,用到的就是WASP公司的巨型BigDelta 3D打印机,我们来一起关注一下进程。
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今日搜狐热点&&&农村自建房也可以用3D技术打印了
“住”历来是中国农村最为关注的问题,建房造宅、成家立业是中国农民的生存之本。但目前国内传统的农村自建房市场混乱、问题频发。主要表现在以下几方面。
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请选择项目分类3D打印技术可以囊括的材料已经越来越多,从开始的塑料,金属到玻璃,甚至是食材。目前MIT的相关人员试着把这一技术继续推进,使用3D打印来建造整个房屋结构。
Credit: Rex MIT的研究人员设计出了这种3D打印系统,由一台引导载具带动大型的机械臂进行操作,它能打印出整个建筑的基础结构
相比于传统建筑方法,这套系统有着速度和经济上的两大优势。结构也可以完全根据你的需求进行自定义,这包括打印各种形状,适应不同地形等等。另外,在建造过程中,不同材料的结合使用同样是可以实现的,也就是说,结构中每一处材料的密度,强度,隔绝性能等都可以按照需求进行设定。
最终,这一技术有望打破传统建造方式的局限,打开新世界的大门,帮助我们造出以前无法完成的新概念建筑。
这一系统以Steven Keating等人的一篇论文形式在科学 机器人(Science Robotics)杂志上发表,其作者有机械工程毕业生,MIT媒体实验室的前研究人员,研究助理以及媒体艺术与科学部的助理教授。
系统中由载具带动的大型机械臂其实由一端的小型机械臂操纵,它有着极高的精准度,可以直接用来完成建造过程中的“喷射”任务,如在规定范围内喷射混凝土,或者表面涂料,也可以安装其他的操作头,比如一个铣头。
不像传统的3D打印机那样有一个外壳,打印物体的体积无法超出外壳,这个建造系统并不是一个封闭的盒子,而是可以自处移动的喷射装置,所以它可以打印的物体大小不会受限。为了表现出它的这一特点,它们制造了一个直径50英尺,高12英尺的大型穹顶,而整个制造过程仅花费了14个小时。
Credit: 传统3D打印的成品必须比机器要小
作为初始测试,他们还用这一系统造出了一个泡沫夹层的模板框架,它可以用来建造完整的混凝土结构。这就类似于传统建筑方式中的模板,在搭建好模板框架后就可以向其中填充混凝土等材料使其成型,等它们凝固了再去掉模板完成建造。这一测试主要是为了证明新的3D打印系统也可以和传统建筑方法相结合,在现有建筑规范的指导下被直接使用。
相关人员希望它的最终形态成为一个多项全能的建筑系统。它可以装备一个大铲子,作为正式建造之前平整场地的器械,同时也可以用来采集材料,如挖取土体用来做素土夯实的建筑基础。为了让它的功能更为强大,电力和太阳能都可以作为它的驱动能源,这样就可以对它进行远程派遣,比如去到地震灾区,迅速建造出急需的庇护所等。
用成员Keating的话来说就是“在将来,我们希望能有这样一个全自动的建造机器,你可以派它去月球,火星或者南极,然后它就会呆在那里,年复一年的进行建造工作。”
不过,他也强调“我们还想做出一些马上就可以使用的东西。”也就是这个团队做的初始移动平台,“他可以替换掉建筑过程中的关键环节,并马上整合进施工现场。“
“现在的建造业在很多层面还停留在几百年前,大多数建筑还是四四方方,使用的还是很单一的材料,用锯子和钉子来连接。”Keating在想,如果房屋可以被人们自定义会怎么样?
这里想表达的可能是,现在的建筑没有他们能造出来的厉害,但是说用锯子和钉子连接就太夸张了,这里也许指的是木结构,不过这个3D打印机也还无法做到打印木结构
使用现场环境的数据,将来一个结构的柱子摆放可以基于雷达对地基的探测结果,墙壁可以根据朝向和位置有不同的厚度。比如,冬天时在房子朝北的一面用更厚、隔绝效果更好的墙;或者是根据受力,让从墙脚到墙顶的厚度越来越小;又或是曲面的外观来更好的对抗风力。
其实基于雷达的场地探测已经被广泛使用了,它叫做GPR(Ground Penetration Radar),由于雷达本身的探测原理导致了探测深度和精度不可兼得。建筑中柱子的位置也基本是由结构本身和设计的荷载确定的,而地基情况则主要是对建筑基础的选择有指导作用
这一建造系统的开发被称作数字建造平台(DCP,Digital Construction Platform),它的出现得益于Mediated Matter团队对于无构件建筑的设想,包括建筑结构与外表的结合,将梁和窗户等的建造整合成为单一的工序,还有在建造过程中进行快速调整和适应新的要求。
从建筑师的角度来看,这一项目对传统建造的形式有极大的挑战。像墙、板或者窗户等等分开的部分都可以通过DCP来进行连续一体化的打印。目前,这个系统还可以做到连续喷射不同材料以制造密度不均匀的物品,也可以在喷涂过程中将多种材料混合使用。
Keating说,团队的分析结果表明,除了更快的速度和更低的建造成本,它也能让施工变得更加安全。(实际上,建筑工程是目前最危险的职业之一,而使用这一系统可以大量减少工人的手头工作。)另外,由于结构的形状和厚度可以进行调整和优化,在建筑材料的使用率上也会有所增益。
在工程学中,这一系统确实是一个非常前沿的产品,但是更重要的是,它实现了从机器时代向生物时代的转变。它不再将物体分解成不同的部件,分开生产然后组装,而是直接创造出一个有机的整体。
“所以它对于我来说不仅仅是一个打印机,而是一种全新的关于制造的思考方式。它有助于规范化数字制造领域,也能对建筑学有所帮助…我们的系统旨在看向未来的数字建造领域,它将会给我们带来无限新的可能。”
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19:11:32 :3D打印建筑亮相:别墅和5层楼房都是3D打印的
用3D打印技术打印的房子是什么样的?质量安全有没有保证?昨天,在盈创建筑科技(上海)有限公司在苏州的子公司——盈创新材料(苏州)有限公司内,一套3D打印的别墅、一幢五层楼的楼房正式亮相,引来众多专家、投行和境内外媒体的广泛关注。
触摸3D打印的建筑墙体,浑然一体没有丝毫裂缝
昨天下午,钱江晚报记者先后走进了3D打印的别墅和五层楼房。记者看到,房子的墙体看上去就是用水泥建造出来的一样,一层层波浪形的层次非常分明,每层水泥也就两厘米左右厚。虽然手感粗糙,但每层之间密不透风,看上去浑然一体。哪怕是墙体的拐角也没有丝亮裂缝。
不过,每个楼层之间的楼板与墙体之间,看上去明显是拼装的。“这些3D打印的房子是我们工厂里一个楼层一个楼层打印好,切割后再运过来的。楼板则是现浇的。如果是整幢建筑都打印好,就没法运输了。”盈创新材料(苏州)有限公司总经理郑建说。
盈创建筑科技(上海)有限公司董事长马义和告诉钱江晚报记者,在他们公司,3D打印整幢建筑在技术上已没有任何问题。也就是说,今后只要把建筑打印机搬到施工现场,就可以打印完整的整幢楼房,哪怕是一二百米高的高层建筑。现在,盈创科技还在不断进行技术的更新换代,估计3年以后,可以实现现场打印整幢建筑。
昨天,打印建筑的3D打印机并没有亮相,现场展示的是3D打印的样品和小型的3D打印机。“盈创科技专心搞3D打印已经有12年时间,打印建筑的3D打印机,其原理与这些小的打印机是一样的。”技术人员介绍说。
打印建筑的“油墨”是用什么材料做成的?“原料主要是建筑垃圾、工业垃圾和矿山尾矿,另外的材料主要是水泥和钢筋,还有特殊的助剂。”郑建说。
除了打印建筑的“油墨”,盈创科技还先后研发了GRG(特殊玻璃纤维增强石膏板)、SRC(特殊玻璃纤维增强水泥)、FRP(特殊纤维复合材料)等。像GRG先后应用于国家大剧院、水立方、上海世博中心等百余个造型复杂、功能多样的大型装饰工程,我省的湖州大剧院也应用了GRG材料。
建筑成本可节省50%,埃及已订购2万套3D打印房子
昨天举行的“盈创3D打印新绿色建筑全球发布会”,共吸引了300多位建筑行业专家、投行专家以及境内外媒体的记者等。
马义和告诉钱江晚报记者,3D打印建筑最大的好处是节能环保、节省材料。因为3D打印建筑不产生任何扬尘,不产生建筑垃圾。对饱受雾霾之苦的城市居民来说无疑是个好消息;可以变废为宝,各类建筑垃圾、工业垃圾、矿山尾矿,都可以作为原料,而沙漠的沙子对他们来说就好比“黄金”,是很好的原料,可就地取材做固沙墙、垂直绿化墙等,固沙治沙。采用3D打印技术,可节约建筑材料30%到60%,工期缩短50%到70%,节约人工50%到80%。也就是说,通过3D打印技术,可以更低的造价、更快的工期造好房子,建筑成本可至少节省50%以上。
据了解,现场展示的1100平方米的3D打印别墅样板房,是盈创科技为汤臣集团打印的。这样的别墅,以后在上海浦东的售价是8000多万元,而打印这套别墅的成本是100多万元,目前已预订出10套。
中国房地产数据研究院院长陈晟表示,采用3D打印技术,对房地产来说将是一次颠覆性的革命。今后顾客不但可以定制家居,还可以定制个性化的房子,打印各种异形构件,做到一套房一张设计图。小区内的建筑,在保持风格协调的基础上,也不必千篇一律。
昨天的展示现场,还展示了一套埃及政府预订的一套单层的样板房,很快就将运往埃及。“一套房子一天就能打印完,总的订单是2万套。”马义和说。
与中铁24局、境外财团合作,将在全球建3D建筑打印厂
昨天的发布会上,盈创科技还与中铁二十四局、亿利沙材料科技有限公司、黄山幸福世界、韩国KDC株式会社、米兰世博会KIP馆、Winsun Global等完成了商务签约。其中Winsun Global是盈创科技与美国一家实力雄厚的财团合作成立的公司,未来3年将在沙特、阿联酋、卡塔尔、摩洛哥、突尼斯、美国等全球20个国家建厂,推广3D打印建筑,特别是为中东、非洲的低收入人群提供便宜又快捷的房子。目前第一套3D打印设备即将运送出国。
Winsun Global负责人Dino Antzoulis先生说,他们在新闻报道中获知马义和的盈创科技正在用3D打印房子后,马上飞到中国与其进行洽谈的。他认为,3D打印建筑是建筑业与制造业的一次完美结合,将会是在全世界取得成功的一个奇迹,不但可以满足中低收入人群的需要,也可以满足高档商务楼的需要。
盈创在国内的3D建筑打印厂也将全面铺开。其中与内蒙古亿利沙材料科技有限公司合作,两年内将在沙漠地带和京津冀地区建12家沙漠工厂。他们与中铁二十四局合作,将在上海张江高科技园区、河北、黑龙江、墨西哥、俄罗斯建立5个工厂。
此外,盈创科技还与中国建筑第八工程局、北京市建筑设计研究院、中国房地产数据研究院、同济大学等完成了技术签约,取得他们的技术支撑,引进各路专家先进的设计理念。其中与北京建筑设计研究院将合作成立3D打印建筑设计研究中心。浙江上市公司亚厦股份曾在去年9月10日以自有资金1.54亿元,通过受让股权和增资的方式取得盈创科技26%股权。
据了解,现场展示的五层楼房是盈创科技与中国建筑第八工程局合作的结晶。中国建筑第八工程局总工程师马荣全说,这两幢3D打印的建筑完全符合建筑的国家相关标准,安全、可靠,而且可以做到建筑结构和装饰一体化,产品的质量更好。只不过,作为3D打印建筑,目前还没有专门的国家标准,今后需要修订、完善。
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