3D打印房屋技术如何选择？材料和抗震性两点最重要！

　　近年来,随着人力成本,安全、环保等方面的要求不断提升,建筑业“传统建造方式”的各种弊端也日益显现。由此,代表该行业未来发展的“3D打印房屋”技术则成为了社会关注的焦点。

　　基于此,各种不同概念的“3D打印房屋”技术一时间纷纷亮相:有打印整体房屋的,有打印部分房屋部件的,有打印单体空间的。在打印的原材料方面,也可谓五花八门,普通标号水泥、石膏、矿山废料、垃圾再处理……那么,对建筑施工企业而言,该如何选择即能满足施工要求,又能符合国家建筑领域相关施工规范和标准的“3D打印房屋”技术呢?接下来,笔者就从两个维度来进行分析。

　　“3D打印房屋”技术的根本——打印原材料!

　　“一只巨大的喷头像奶油裱花一样源源不断喷出‘油墨’,而‘油墨’层层叠出的就是建筑的墙体……”这个就是“3D打印房屋”技术的基本施工场景,而其中的“油墨”就是建筑的原材料。

　　(“3D打印房屋”技术的基本施工场景)

　　近日,有媒体曾曝出,某企业声称能在24小时内就整体打印出一套房子。那么,如此“速建而成”的建筑,它的打印原材料会是什么呢?

　　首先,可以确定的是,24小时就能整体打印好的建筑,所使用的一定不是当前世界各国普遍认可的“普通标号水泥”!因为,普通水泥的初凝时间是180分钟也就是3个小时,而且水泥在24小时之内不可能完全固化。

　　因此,该建筑可能使用的只有以下几种材料:第一,就是有良好的快干及一定强度的“石膏”。不过,石膏吸水率较高,容易变质等缺点对房屋的结构性有着很大的影响。其次,就是通过强碱激发水泥强度的“快干水泥”,这种水泥虽然干的快,但后期粉化很严重。除此之外,就是各种矿山尾料、建筑垃圾等再生材料,但因这些材料在成分方面的不确定,无论在环保还是耐久性方面,一直没有获得国家相关政策的认可。

　　由此可见,要想打印出符合现有国家建筑领域相关施工规范和标准的建筑,在原材料方面,最稳妥的还是我们常见的“普通混凝土”。

　　众所周知,“普通混凝土”的构成是水泥、水、砂和大颗粒的石子。然而,由于技术的局限性,目前国际上的“3D打印房屋”领域的相关企业,基本只能使用“小颗粒细骨料”作为打印原材料,也就是我们上述所说的石膏、粉末状再生材料等。目前,在全球范围内,能够实现以“普通标号钢筋混凝土”作为打印原材料,所生产的3D打印机“喷头”可喷出带有石子的“大颗粒重骨料混凝土”的企业只有一家!而这家企业就是来自中国的北京华商陆海科技有限公司(简称:华商陆海)。

　　整体打印的施工工艺,抗震性更高!

　　众所周知,衡量建筑能否达标的关键因素就是抗震性,也就是我们经常所说的“是否坚固”!在“3D打印房屋”领域,目前主要分为“整体打印”和“预制打印”两种施工工艺。其中,预制打印的主要工艺就是将事先做好的梁、板、柱、墙等建筑构件,通过像搭积木的方式,在施工现场进行拼合。这种工艺方法,门槛较低,所拼合的“乐高式”建筑,在结构稳定性和抗震性有着很大的安全隐患。

　　相比之下,基于“3D整体打印”技术所建造的房屋,因其“一体化”的稳定结构方式,在“抗震性”方面甚至超过了传统工艺建造的建筑。然而,这种技术手段却因其复杂的“工序流程”及庞大的“设备结构”,目前在世界范围内能够实现的企业也可谓“凤毛麟角”。不过可喜的是,我们刚提到的“全球唯一一家实现以‘普通标号的钢筋混凝土’作为打印原材料”的华商陆海便是该领域的全球佼佼者。

　　2018年10月,华商陆海历时2个月,成功打印出了一座面积超过600平米的“新温莎城堡”。据该企业相关技术人员介绍,该建筑如按传统的建筑工艺至少需9个月的建设周期,而使用华商陆海“直接浇灌成型”技术的3D打印设备后,实际施工周期缩短到了短短的2个月。在大幅缩短建筑周期的同时,在人工和建筑材料方面,也比传统建筑工艺节省了60%以上。在建筑验收环节,“新温莎城堡”完全符合现有的国家施工规范和标准!

　　(华商陆海使用“整体打印”技术而建的新温莎城堡)

　　据了解,能够整体出如此大体量的建筑,所使用的设备就是华商陆海自主研发的“龙门式建筑3D打印机”。这款大型打印设备不仅能够打印平房、别墅等“单户住宅建设”,同时还能打印如高层公寓、大型商业建筑、桥梁等“多户住宅建设”和“基础设施建设”。

　　而在成本方面,华商陆海“龙门式建筑3D打印机”单台从几十万到数千万的企业定制化价格,是大多数建筑企业所能接受的,而基于智能化的编程工序,建筑工人学习“3D建筑打印”技术门槛也大幅下降,为建筑企业新技术人才的储备提供了更大的空间。

　　(华商陆海“龙门式建筑3D打印设备”)

　　在实现了各类建筑整体打印的同时,华商陆海在2019年伊始,还推出了基于“单体建筑”装配工艺的“3D装配式建筑”产业版块。

　　据了解,这种主要针对私宅及中小型公寓修建和改造的新建筑方式,以“竖着建、横着用”的产品理念,不仅可满足置业者的实际居住需求,同时在建筑的抗震性方面更是实现了与“整体房屋打印”同样的标准等级。

　　据建筑领域相关学者分析,华商陆海这种“竖着打印、横着使用”的理念,是全球“3D装配式建筑”当前最佳的解决方案。因为,不管是一个单体卧室,还是单体客厅或厨房,每一个整体功能性房间通过“竖着打印”的建造场景,可更好的夯实结构密度,从而增强单体建筑的抗震性;然后再“横着用”的使用场景中,以扩大单体建筑的受力面积,增强了整体建筑的稳定性。另外,值得关注的是,在装配的过程中,通过四个吊点就能把几吨甚至几十吨重的单体功能建筑吊装起来,这样超强的结构稳定性,也只有华商陆海独有的以“普通标号的钢筋混凝土”作为打印原材料的技术优势才能实现。因此,这种甚至可称之为“抗震掩体”的建筑是值得居住者信赖的。

　　综上所述,笔者认为对于“3D打印房屋”技术的直接受益方——建筑企业而言,在选择该技术的供应商过程中,应屏蔽如“24小时”、“1000元/平米建造成本”等噱头,而更多的去了解如打印原材料以及打印建筑结构的抗震性。因为,无论是基于法律约束还是企业责任,建筑的质量及合标性都是最关键的。

　　相应的,对于“3D打印房屋”技术的输出方,也都应如“华商陆海”一样从建筑企业和居住者的角度出发,通过踏踏实实的技术研发和实践,并以此打印出真正能“居住”的房子,这才是一个企业责任和义务,这样的成果同时也能够给企业带来丰厚的市场回报。