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2023年将印来3D打印建筑进入了交付元年你怎么样看待这个行业

时间: 2024-01-29 10:08:24 |   作者: 产品/永乐国际注册地址

“按照每天工作8小时计算,一台3D打印机设备每天能打出32平方米墙体,按照这样的效率,打印一套一

产品特性

  “按照每天工作8小时计算,一台3D打印机设备每天能打出32平方米墙体,按照这样的效率,打印一套一层高建筑面积100平方米的住宅,需要8天。”

  拥有1台3D打印设备,提高“工作效率”,盈创建筑科技(上海)有限公司(以下简称“盈创”)日本事业部经理左磊如是告诉36氪。

  日本初创公司Serendix于2022年12月份发布了一项关于3D打印球体住宅的公告,2023年,将开始发展建筑面积100平方米的房屋,而技术提供方是盈创,它来自中国。这是一家专注于研究和生产可用于建筑物建造及改造方面的高科技企业,其目标是研发出一种能与现存房子进行无缝连接的新材料。2022年,Serendix从盈创获得3D打印建筑技术资助。这家新成立的科技公司是一家致力于研究和发展可持续城市解决方案的高科技创新公司。即将开发的100平方米住宅楼,将使用盈创大型打印机设备做印刷。

  近年来随着科学技术的日益成熟,3D打印应用场景日益丰富,有“一切都可以打印出来”之势。2022年10月的巴黎时装周上,国际超模贝拉-哈迪德(Bella Hadid)担任Coperni品牌秀场压轴嘉宾,用短短的几分钟时间,演示一件礼服裙怎样用3D打印技术进行喷绘。这条由现场喷绘制作的裙子,是该品牌和高科技材料公司Fabrican历时半年时间共同打造的结果。

  就住宅及公共建筑而言,3D打印技术逐步深入到了人们更多的生活空间。不久前,清华大学教授徐卫国的团队给70后农村夫妻印制3D住宅的消息上了热搜,整一个完整的过程只需160小时,费用约20万。国内外3D打印建筑技术的供给方都认为,这些3D打印住宅和常规钢筋混凝土住宅在常规使用的寿命上基本上没有什么区别。

  现在看来相比较便宜、建造周期较短、更有艺术感与科技感造型,这就是3D打印建筑所具有的优越性。但是从长远看,这一技术是否能改变普通人居住困境?如果它能解决普通居民“住得起”问题的话,那么它将成为一种全新的房屋类型——即真正意义上的绿色住宅。在技术门槛不断下降的情况下,3D打印建筑技术未来是否将替代房地产传统建造方式?

  2021年6月,特斯拉CEO马斯克在推特宣布:出售全部财产,住进“集装箱公寓”,一栋价值4.95万美元、仅有36平方米小楼。

  马斯克住进的是“附属住宅单元”(ADU),“出厂”前ADU还是标准的住宅、家居、厨卫什么都有,甚至空调,暖气也有、USB充电口定位,均留给住客,在价格这一块主打性价比。

  为马斯克“盖房”的企业是Boxabl,媒体注意到马斯克忽然给ADU“带货”,正是为了火星住宅的发展而进行的。马斯克收购前,Boxabl总共售出3套住房,受“网红效应”的影响,在Boxabl网站上登记购买住房的人数已排到5万,而且Boxabl年生产能力为3000组。

  据悉,Boxabl产品能量产、安装迅速,使用起来更便捷,还可以灵活拆装,搬运,很适合成为火星居民居住的大本营。它不但可以用于搭建简易的住房,还可进行太空探索及实验研究等任务。和ADU有相似作用,3D打印房屋具有类似的特性和更为广阔的应用场景,美国,这条赛道上的一家代表性企业,是来自加利福尼亚州的Mighty Buildings。

  处于“火星移民热潮”的舞台,Mighty Buildings在2021年共拿到两轮融资,筹资总额达1亿美元。这家名为“建筑垃圾再生利用”的企业主要从事建筑材料回收再利用。本公司有一个技术优势,就是能准确地计算出需要建材多少,这样,建筑垃圾就很少产生了。另外,该公司还开发出一种新型建筑材料——可移动预制墙体和屋顶系统。同年,Mighty Buildings还与房地产开发商Palari Group合作,在一块5英亩的土地上,印制15幢住宅楼,按59.5万-95万美元不同价格出售。该公司计划在未来几年内把建造更多房屋作为其目标。这些住宅会使用纹理更好的外石墙,并且设计了宽敞明亮的落地窗在,开发商也计划有一个游泳池、公共空间,如户外淋浴。

  MightyBuildings于2022年年底交付了首套净零能源住宅,位于加利福尼亚州兰乔米拉奇(Rancho Mirage)。这是一个完全可再生能源建筑。双室两厅独栋住宅,配置太阳能、风能和其他清洁能源,能自给自足,60%的墙体材料也是由再生材料组成,且热传导率更低,本实用新型使得房屋隔热,保温效果较好。

  与建设较高品质住房“路线”有所不同,美国另外一家3D打印建筑技术公司ICON选择与墨西哥的社会住房公司Échale合作,在墨西哥的纳卡茹卡地区,它向本地部分处于温饱边缘艰难生活的贫困家庭,提供了租金低,图案漂亮、功能完善的小区。纳卡茹卡地区地处地震带上,这些3D打印住宅可以经受7.4级的地震。

  ICON也在这些大楼相继交付使用时发布了,该公司将要启动的工程涉及到从社会保障房、救灾房至适于长期生活使用,甚至和美国国家航空航天局(NASA)在太空建筑系统方面进行过合作。

  据国外媒体报道,ArchDaily,NASA和ICON已经签署了延续到2028年前的协议,ICON的Olympus建造系统,有助于月球表面以及火星的着陆垫,栖息地等基础设施的建设、太空舱与道路,同时支持阿耳忒弥斯登月计划(美国国家航空航天局的登月项目)。ICON印制了面积大约为158平方米,用于模拟火星栖息地,会用于CHAPEA的工作过程中,CHAPEA为NASA约翰逊航天中心模拟任务,历时一年,任务从2023年启动。

  中国第一个由居民居住的3D打印建筑来自清华大学教授徐卫国及其团队,在河北乡武家庄,总建筑面积106平方米,使用“机器人3D打印混凝土技术”。该项目将传统民居改造成为一座可供人们居住的智能社区,未来还可以进行旅游等其他用途。有别于农村自建房外表,房子是拱形房顶和灰色墙体的,使之更加突出。此外,该住宅还配备了一个可移动的平台,可以根据需要进行平移或旋转等动作,从而方便用户操作和管理。整个印刷过程耗时160个小时,造价约20万,相当于建造成本区间,每平方米2000-2500元。该项目将用于建设一个智能农业园区和一座生态公园。据悉,这一价格水平比现在乡村地区自建房要高。

  尽管如此,3D打印建筑前景仍然看好。由于长期以来,建筑仍未变工程的周期较长、对人工依赖性强、不能大规模批量制造等情况。3D打印建筑具体优点在于技术方面,追求机械施工,快速建设,简单的操作方法;从材质上看,追求轻质,牢固,廉价,环保,耐用建材。因此,它与传统建筑相比具有一定的技术进步意义。若要大量制作,拼接、构建工作前置,最大限度地减少建筑施工现场操作。就会大大减少施工周期、减少劳动力成本,还能节省资源,降低建造过程中产生的噪音、污染等问题。不仅能加速现场施工,还可以通过化简施工流程,降低难度,使建造房屋更加方便。

  盈创日本事业部总经理左磊对36氪表示,日本建筑行业已经面临着用工荒问题,再加上自建房费用昂贵,是较适宜开发3D打印建筑。盈创与Serendix的合作模式,是盈创以1亿日元(约510万人民币)的设备和技术入股,等于拥有高达Serendix股份。

  2022年Serendix在盈创买下了一栋3D打印的球体住宅,把它陈列在日本高岛屋百货商场里,房屋建筑面积达10平方米,打印所需时间少于24小时。左磊向36氪透露,这套房子是在今年1月1日通过抽签向外界出售,预定的库存只有一套,售价330万日元(约17万人民币),盈创已于日前竣工并交付使用。

  Serendix将在2023年推出另一个3D打印“豪华版”住宅,占地面积49平方米,提供该装置的公司为荷兰TAM公司,除了供电,供水,煤气等,会有卫生间,便于拎包入住,公司的目标是“像买车一样买房,让每个人都能从抵押贷款中解脱出来。”

  除此之外,Serendix也将着手开发建筑面积为100平方米的住宅,由于面积大,Serendix即将推出盈创大型打印机,用于该系列住宅。目前,该项目正在建设中。2022年11月盈创首次发布了新开发成功的大型悬臂式3D打印机——一台长12米、高12米、臂展12米的移动式打印机。该打印机不仅能进行快速建模和精确打印输出,还能够适用于建筑物内部构件的加工。投资和利用新设备,会使3D打印建筑面积增大,高度增加。

  左磊对36氪表示,100平方米的3D打印住宅,实际需印刷墙体面积为250平方米,一台3D打印机设备,每天可打出32平方米墙的面积,然后根据一天八小时的工作时长,打印一栋一层高、建筑面积100平方米,需8天。若认定为规模发展100平方米3D打印住宅社区,还要盈创将上海的多套装备多运日本。

  其实早于2015年,盈创便印制了世界上第一幢六层的大楼,位于盈创苏州厂区。这所房子的印刷方式是一天印刷一层,每隔2天装1层施工方法,用时半月建成,突破3D打印技术无法对高层楼宇进行打印的问题。此外,该栋大楼还被列入国家科技支撑计划项目——“基于互联网和大数据的智慧城市智能管理关键技术”中进行研究。这座大楼接受同济大学的房屋安全性、品质等检验,检测报告表明,达到了国家建筑标准。同时期盈创也采取内外装饰一体化印刷,在苏州印制出世界上第一幢高三层的3D印制别墅、占地面积1100平方米。

  然而徐卫国教授还没有等到武家庄3D打印住宅出现,目前,我国尚未有3D打印的建筑应用于实际生活中。盈创3D打印住宅类房屋,现正在向外界展示。2022年底,南京嘉翼、上海建工集团、东南大学共同建设了满足居住标准,但是建成之后用在南京市灵岩社区卫生服务中心院史展览馆并不是住在这里。

  为何在国内还未实现3D打印住宅在民用和商用方面的推广?为什么国外有一些成功的应用案例,而我国还处于起步阶段呢?盈创公司的有关领导来自于市场、从技术发展的角度对其成因进行说明。

  一、问题的提出我国有关3D打印住宅方面的规范、标准尚未制定,与国外松散的建筑验收规范与标准相比,国内对于3D打印住宅采用了传统的建筑标准来接受,提高3D打印建筑技术的应用难度,制约着3D打印建筑在建筑中的普及,继而造成国内对于3D打印建筑的接受度不如国外。例如别墅、六层楼等3D打印住宅由于体积庞大、构造复杂,致使它在全国范围内接受难度加大。2017年,盈创启动了3D打印建筑标准的建立,2019年,与上海建筑科学研究院合作,发布3D打印建筑油墨及墙体、部分建筑构件等企业标准。

  到目前为止,盈创3D打印建筑技术大多应用于高速公路建设,航道建设,艺术建筑装置以及市政其他领域。

  二是技术发展的要求——2022年前,3D打印建筑的大多数过程都在工厂打印,运输结束后,就地组装,这就意味着,3D打印房屋降落会受到工厂和房屋建造地之间距离的限制,正因为如此,盈创全国大部分产品都登陆了长三角。针对上述情况,盈创新近研制的车载悬臂式3D打印机已启动了现场打印,打破这种局限等,日本SERENDIX联合出品3D打印住宅,将于本地完成。

  2016年,盈创为迪拜印制出世界上第一间办公用房,以跨洋运输到达海外,其后又相继打开沙特,阿曼,日本,澳大利亚的大门、在美国试运行,早期仅有花坛和其他建筑构件的出口。在3D打印设备不断开发与生产的今天,盈创通过技术输出,与以上各国公司建立了合作关系,把3D打印设备运出国以备试印。

  据盈创披露,乡村住宅领域亦是企业今后在全国范围内的试水方向,并正在和深耕乡村的乡伴文旅集团试水。乡村住宅作为一种新概念,其建造技术还不够成熟,目前仍处于探索阶段。乡村建筑由于场地分散,施工环境多样,各环节均需个性化处理,造成整体设计成本与施工成本的不易控制。因此,传统建造方式已不能满足当下的需求,必须寻求新的方法来提升建造效率。并且3D打印能够让建筑品质始终如一,同时能充分利用就地取材的夯土等材料、竹木、旧建筑拆迁固废材料等。

  2023年元旦,筹划十年的上海徐家汇书院正式亮相,在它的首层中庭,它就是由上海一造科技有限公司生产的3D打印艺术装置——“光启之门”。它采用了一种全新的、独特的设计方法——从传统建筑中提取素材,在此基础上利用现代技术制作出来的艺术作品。这一设备是以土山湾中国牌楼为意象,经过艺术化再创造而成,一造科技选择了大面积改性塑料的3D空间印刷技术,通过网格疏密变化,把原始牌楼空间形制及比例展现出来,印制了四万多种不同空间单元,印刷路径长达17000米,消耗材料1.8吨。

  2020年一造科技又参与南京欢乐谷大门设计与施工,与参数化设计相结合、改性塑料的3D打印工艺,完成了高维度几何建造体。目前国内大型主题公园项目中,一般采用“钢屋盖+钢筋混凝土结构”或“钢结构+混凝土结构”形式进行建设。对这种建筑装置来说,传统建造工艺实施费用庞大,不但对模具的要求高,对于工人们的施工技术来说,也是有着极高的检验。

  尽管3D打印技术被应用于异形建筑体施工中,建筑难度及造价成本均可适当减少,但从结构加强设计的层次上看,尚需论证研究,3D打印技术也存在着许多“卡脖子”的困难。

  一位主要是做结构工程工作的博士在36氪上分享说,论3D打印住宅普及,缺乏有关规范,亦是其中一个重要原因,目前,尚无一套人工标准来测量房屋是否安全。

  面对这一缺失,行业人士透露学术界,技术企业正在积极推动国家及国际3D建筑标准的发展。

  浙江大学建筑工程学院2021年发布的一份研究报告说明,混凝土的3D打印能轻松实现空间自由设计、一种新兴的智能建造技术,用于制作复杂的几何造型。该技术采取了激光扫描三维数据建模技术、数字近景摄影测量及计算机视觉等先进科学技术进行精确模型构建、信息快速采集、实时反馈控制以及高效精准成型,进而达到个性化定制的目标。这种技术既能提高建筑材料的利用率、减少建造周期、降低碳排放量,降低劳动力成本,也能明显提高设计数字化智能化水平,建造施工装配化精细化程度,较传统施工方式,混凝土3D打印技术能降低建筑垃圾30%~60%,人力成本50%—80%,生产时间50%—70%。

  尽管目前阶段3D打印混凝土材料能达到工作性能技术方面的要求,但是它抗拉强度较低,脆性破坏等材料缺陷,阻碍着它在建筑工程上的使用与发展。目前,钢筋等刚性构件仍然是主要的加固方法。而无筋空间建造亦很难适应现代工业与民用建筑服役与使用的需要。因此,为客服这些缺点,必须研究出一种能够同时具有高强度和高延性的新型复合材料以弥补上述不足。由于传统结构增强方式难以与3D打印工艺相融合,探寻配合混凝土3D打印的增强方式就显得格外重要。

  或者以盈创和Serendix联合制作的3D打印火星移民屋为案例,若房屋设计师所设计之倾斜度墙体已竣工,印刷时不可能会发生坍塌现象、陷落这样的情况是一个很大的难题。这需要有足够大的空间来支撑整个建筑结构。盈创解决方案至关重要,在于特别的材料盈创3D打印的“油墨”。“油墨”由玻璃纤维制成。用特殊玻璃纤维增强的混凝土材料之一,它比钢筋混凝土具有更高的强度及使用年数的限制,兼具速干之特性即,在装置泵送挤出过程中、逐层打印时,该物料经挤压后迅速固化,能确保打印机的持续打印。

  它还代表了在3D打印机设备之外,3D打印材料以挤压为生产技术核心。我们大家都知道这些原材料都是传统建筑行业生产的、建筑固废行业等。“材料的使用直接影响了我们的建筑物质量和寿命”,“材料对我们来说至关重要。”上文提到的一位结构工程的博士,土木工程不停地改进革新,大多数都是以材料创新为前提来推动,唯有材料才能满足某些特殊需求性能,结构才会有所创新。

  盈创有关人士还说,3D打印建筑材料在生产的全部过程中至关重要,目前,世界上已有不少公司能制造3D打印机,但是能把房子印出来的还为数不多,盈创3D打印油墨原料可吸收各种物料,例如,建筑再生用石料;盈创的优点是3D打印建筑技术(包括装备及建筑材料研究与开发),而在市场开发方面,盈创更多地是想和传统建筑行业或固废行业内的公司做合作,这一些企业无论从市场还是销售渠道都具有较大的优势,盈创分管技术工作,市场与营销都能给他们,由此产生合力,促进了3D打印建筑的应用和开发。

  浙大的调研表明,用掺加纤维来增强和增韧打印混凝土,并不能算是一种尽善尽美的解决方案,该方法能够改善打印混凝土力学性能,而纤维非连续分布则不利于结构整体受力及抗震性能。

  同时,“打印之后强化”、“打印混凝土一次性设置筋,线,缆进行同步加固”等其他方法也存在着自身的不足,所以,该领域迫切地需要建立新型设计分析理论,为安全服役保驾护航。

  仲量联行建筑技术探讨研究Henry Desposito先前曾说过,独栋住宅正是检验3D打印建筑耐久性的一个良好途径,由于其体积较小、高度较低,设计构造类似。

  Henry Desposito提出,该技术并不适合商业地产,“我们不知道这些建筑在未来几十年的表现如何,也不知道它们的长期价值能保持多少。如果你正在考虑投资相关项目,应当充分认识到这些潜在风险。”

  毕竟全世界有许多钢筋混凝土建筑被保留了60年多,但是却没有一个3D打印建筑被建造了60年多。

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