3D打印技術的日益成熟，不僅帶來了建筑工藝、建筑材料的革新，也為3D打印技術與建筑業融合發展創造了契機。近日，在深圳寶安（龍川）產業轉移工業園，由中國建筑技術中心提供技術支持、中建二局廣東建設基地負責施工的一棟兩層的3D打印房屋正式動工建設，該項目預計今年10月份投入使用，系國內首個原位3D打印建筑，將助推我市建筑工業產業化發展。 “吃進”原材料“吐出”房子

在中建二局廣東建設基地施工現場，記者看到幾名工作人員正在測量地基深度，并根據設計圖紙指揮挖掘機挖掘合適的地基深度，為3D打印建筑項目建設做好前期準備工作。據中建二局廣東建設基地總工程師蘇鎧介紹， 該項目占地面積約120平方米，建筑面積約230平方米，建筑分為兩層，一層為展廳，二層會客和辦公使用。

“這個項目大致分為打印設備設計、打印材料配比試驗、建筑結構設計及打印路徑設計、設備進場調試、基礎施工、3D打印施工及機電裝修幾個階段，其中，4月初完成打印設備設計、進場及材料配比試驗，6月初完成建筑結構設計及打印路徑設計，6月30日3D打印建筑基礎正式施工，預計10月初完成3D打印建筑施工并交付使用。”蘇鎧告訴記者。

據了解，3D打印機與普通打印機工作原理基本相同，只是打印材料有些不同。3D打印技術是一種以數字模型文件為基礎，運用可黏合混合物材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。它與普通打印工作原理基本相同，打印機內裝有特殊的混凝土混合物 “打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。特別之處在于，3D打印設備“吃進去”原材料，可以“吐出來”房子。
    

“這個房子是用3D打印技術進行建造，它這個技術與我們普通的打印機比較相似，用電腦控制，進行循環行走，不間斷地累積疊加，把房子慢慢地打印出來。”蘇鎧說。

全國首個原位打印建筑

事實上，雖然“ 3D打印建筑”這一概念出現的時間不長，但近幾年，3D打印建筑憑借著省人力、成本低、速度快、綠色環保等多重優勢迅速被業內認可，世界各國的建筑設計公司都在進行實踐和研究。2013年1月，全球第一座3D打印建筑物“風景屋”在荷蘭建成；2016年5月23日，由中國建筑技術中心實施的全球首座3D打印的辦公室在阿聯酋迪拜國際金融中心落成；2019年1月11日，全球最大規模的混凝土3D打印步行橋在上海智慧灣科創園落成。

“相對于傳統意義上的3D打印，原位3D打印即在施工現場、施工階段實時打印，實時施工，通過建筑結構設計在施工現場預先安裝打印機設備，調配打印材料，根據施工階段實時打印建筑。”蘇鎧告訴記者，通常的3D打印建筑技術只是將某個零件或部件打印出來再運往現場裝配施工，而中建二局廣東建設基地采用的原位3D打印技術不僅節省了構件運輸費用，縮短了施工周期，降低了建設成本，而且更具環保性。


即便是原位3D打印，也并不是房子所有的部分都是打印機現場“吐出來”的。據了解，這棟兩層的建筑打印部分主要為墻體和構造柱，樓板、梁、樓梯和門窗都為預制構件。“打印時先要進行打印架體安裝，然后放置搭接鋼筋，之后打印第一層的墻柱，完畢后再放置柱鋼筋，讓柱與基礎連接，再灌注芯部混凝土，然后進行預制樓板、樓梯安裝，第一層的打印工作就算完成了。”據蘇鎧介紹，新型3D打印建筑特點體現在工期短、成本低、減少人工、綠色環保，這種施工方式不僅方便簡單，而且建筑強度也大大增加。

據了解，中建二局廣東建設基地的這個3D打印項目，屬于3D打印課題研究的中試階段，本次試驗成功后，這項3D打印技術將應用于深圳長圳保障房垃圾轉運站項目。該項目占地約300平方米，工程所有墻體及柱體外殼都將采用3D打印方式建造，打印建造率達70%，其他構件采用預制構件，包括預制梁、預制疊合樓板和預制樓梯。

以點帶面促進建筑工業產業化發展

在中國建筑技術中心材料工程研究所所長張濤看來，建筑相對于工業領域的產品，具有尺度大、功能復雜、性能特殊、工作環境復雜、建造場地流動變化、不能進行流水線生產等特點。3D打印制造技術應用于建筑工程的建造過程，“3D打印制造”的概念發生了許多變化，內涵需要延伸。3D打印建造強調的是實現“增材制造”（即3D打印）的自動化作業方式，3D打印建造技術的推廣應用，有待于建材、機械、計算機信息開發與建筑行業協同合作，才能取得重大的突破。在數字化技術的支撐下，3D打印混凝土在減少模板工程、設計建造復雜建筑結構工程方面提供了現實的可能。

雖然目前我國3D打印產業仍處于產業發展的初期階段，但隨著國家政策扶持力度的加大及產業化推廣的加快，未來3—5年國內3D打印或將迎來“窗口期”，潛在市場需求巨大。據前瞻產業研究院《中國3D打印產業市場需求與投資潛力分析報告》數據顯示，2017年我國3D打印產業規模將達到173億元，到2020年產業規模有望突破500億元，前景可觀。

隨著3D打印建筑技術的不斷發展，其產業化發展路徑也被社會各界所關注。2016年8月，住房和城鄉建設部發布了《2016—2020年建筑業信息化發展綱要》，提出積極開展建筑業3D打印設備及材料的研究，探索3D打印技術運用于建筑部品、構件生產，開展示范應用。2017年12月，工信部、發改委等12個部門印發了《增材制造產業發展行動計劃（2017—2020年）》，提出要以直接制造為主要戰略取向，兼顧原型設計和模具開發應用，推動增材制造在航空、航天、汽車等領域規模化應用。

“3D打印建筑技術的應用，將會顛覆整個傳統建筑業，不久的將來，高層建筑也可以采用3D打印技術，3D打印建筑技術有望引領建筑業未來的方向。”在蘇鎧看來，隨著現代工業技術的發展，房屋建筑也逐漸由原來的現場施工轉變成了可以預加工后組裝的裝配式建筑，這種建筑不僅建造速度快，對施工現場周圍的環境影響很小。3D打印技術的應用可進一步實現建筑節能減排、安全可靠和可持續發展，促進現代建筑產業的轉型升級，為裝配式建筑提供有力的技術支撐，3D打印項目的落地也將進一步促進龍川現代建筑工業產業的轉型發展、融合發展。