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建筑3D打印机解决方案

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建筑3D打印机

轮廓成型工艺(俗称“3D打印建筑技术”)是美国南加州大学快速成型实验室开发的、由计算机自动控制的快速建造系统,它可以以远低于传统工艺的成本,在短时间内,直接把在计算机里设计好的建筑模型建造成实际的建造物。


3D打印无疑是一个非常热门的话题,3D打印汽车、3D打印心脏等等都出现在各大媒体头版。而现在,3D建筑打印机也来了。

美国南加州大学的教授Behrokh Khoshnevis建造了一个巨大的3D打印机,具备可以喷射混凝土喷嘴,可以在24小时内盖好一座的多居室的两层小楼。

在“打印”房屋之前,需要在地基周围搭建两条铁轨用于打印机移动,工作时,3D打印机就会一层一层的向房体浇筑混凝土,还会自己将地上的吊梁等建筑材料叼到建筑框架上。只需不到一天,整个房屋架构就可以完成,剩下的就交给装修队了。

Behrokh教授说,这款3D打印机目前仍处于测试阶段,未来在修复因灾害而破损的房屋方面有着巨大潜力



机器人可以自动操作楼房的建设。


机器带着搅拌好的混凝土罐




一个轮廓成形的样机正在机械中心接受测试

美国航天局(NASA)出资与美国南加州大学合作,最新研发出轮廓工艺”3D打印技术,24小时内就可以印出大约232平方米的两层楼房子,只要一个按键就可以操控机械打印出房子。由于大大节约了建筑时间和建筑成本,该技术让人类在移民月球或火星后可以就地取材,快速并且批量打印出外星屋

速度快24小时打印出232㎡大宅

美国南加州大学的轮廓工艺”3D打印技术项目,由美国航天局出资赞助。据轮廓工艺项目负责人、南加州大学教授比赫洛克·霍什内维斯介绍,轮廓工艺其实就是一个超级打印机器人,其外形像一台悬停于建筑物之上的桥式起重机,两边是轨道,而中间的横梁则是打印头,横梁可以上下前后移动,进行X轴和Y轴的打印工作,然后一层层地将房子打印出来。

轮廓工艺的工作速度非常快,24小时之内能打印出一栋两层楼高、2500平方英尺(约合232平米)的房子。轮廓工艺”3D打印技术目前已可以用水泥混凝土为材料,按照设计图的预先设计,用3D打印机喷嘴喷出高密度、高性能混凝土,逐层打印出墙壁和隔间、装饰等,再用机械手臂完成整座房子的基本架构。全程由电脑程序操控。

成本低省钱省力省料更快更环保

据介绍,为了节省建筑材料,轮廓工艺机器人打印出来的墙壁是空心的,虽然质量更轻,但它们的强度系数约为10000psi(即每平方英寸能够承受10000磅压力)——远远超过了传统房屋的墙壁,而且节省了20-25%的资金和25-30%的材料。

轮廓工艺最大的节省还是人力,通过使用3D打印机,轮廓工艺将节省45%到55%的人工,相应地也会使用更少的能源,排放更少的二氧化碳,不仅大大降低了成本,而且大大提高了速度。

该机器人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,但它并不能完全取代工人,住宅建筑的许多部分,诸如水电、供热管道、门窗和吊顶等仍需要借助工人手工完成安装。

外形美波浪形外墙更美观更环保

虽然轮廓工艺技术还存在一些不足,但它的诞生意味着在这个领域会有许多新工种出现。目前,该项目已经获得众多建筑机构和公司的关注。

霍什内维斯教授强调,这项新技术还可以将建筑构件根据需要制成任意形状,不一定非得是传统的直线形,比如可以让房屋墙面拥有弧形或波浪形的独特外观,既丰富了建筑的美感,又符合经济及环保效益。此外,它还可以在灾区重建、贫民区改造中大显身手。

霍什内维斯教授表示,到了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年至10年需求是没问题的,而且也达到了住房人群的要求。况且由于成本低廉,过几年换一套也完全不在话下。

太空梦就地取材批量打印外星屋

值得一提的是,轮廓工艺技术不仅仅被局限在地球使用,还可以运用于外太空。据联合国估计,2050年全球人口将达到史无前例的96亿人,地球居住空间将更为拥挤,荷兰非营利组织火星一号20万报名者中挑出1058人,参加移民火星训练,预计将挑选出24位移民者,2024年分成6个梯次依序升空到火星居住。而人类未来若要移居其他星球,解决住宅问题可谓首要任务。

霍什内维斯教授称,如果未来人类要在月球上建造栖息地,九成建材有望取自月球土壤,而其余材料则或需由宇宙飞船从地球运往月球。由于轮廓工艺可以更快速、更环保地批量建造出适合人类居住的建筑,可以想见,随着这项前沿技术趋于纯熟,太空移民有望过着更舒适的生活



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