3D打印房屋 万科先“吃螃蟹“

http://www.haozhai.cn　　文章来源: 时代周报　　 2014-04-24 09:31

“数码相机诞生时,谁会想到胶片相机会有今天?”马义和喜欢将3D打印房屋的技术与数码摄影相提并论,因为他觉得,前者的颠覆意义丝毫不逊于后者。

3月29日,马义和在同济大学举办的建筑3D打印会上宣布,他一手创办的上海盈创装饰设计有限公司(以下简称“盈创”)成功打印了10栋房子。

基于目前已披露的信息,这是全世界第一批通过3D打印技术制造的实体建筑。

消息甫出,国内3D打印界为之沸腾。不过,在不少业内人士看来,这并不意味着3D技术已为建筑行业带来了巨大变革与重大突破。3D技术运用于建筑领域的探索才刚刚开始。

据悉,3D打印技术将为SOHO中国董事长潘石屹的银河SOHO打印各种造型奇特的办公用具;为某楼盘打印一个售楼处;万科企业股份有限公司(以下简称“万科”)董事长王石也表示,三年之后万科的建研中心将会用3D打印机打印出一个房子。

“只要有图纸,大裤衩也能打出来”

4月18日,在上海市青浦区大盈镇,时代周报记者看到了这些不到一天就制作完成的建筑。他们已被上海张江高新青浦园区购买,用作民惠三期动迁基地项目的指挥部。

据了解,此前,盈创为在上海投建工厂,有意向张江高新区购买土地。这使得张江高新区有机会接触3D打印房,并成为第一个吃螃蟹的人。

而肉眼观察,这些3D打印房与普通房屋有着明显的区别。差异首先体现在外立面上:它们的墙体有着类似雕饰的纹路,或横向或纵向,而整体效果宛如制作奶油蛋糕时挤出的奶油被一层一层堆叠起来。

据称,为展示3D打印的特点,10栋建筑维持原始的毛坯状态。其中,除1栋是两层楼,其余均为一层平房。

“你看,最高的那栋一层楼,当时,吊车把整个集装箱拎过来,里面就是一个房子。而其余几栋是整体框架运到现场后,再进行门窗等部分的组装。”民惠三期动迁指挥部的一名工作人员告诉时代周报记者。

这些3D打印房由盈创位于苏州的工厂生产。据马义和介绍,他花了12年时间,研制了3台3D打印机,分别用于打印材料、家具和房屋。其中,打印房屋的机器高6.6米、宽10米、长150米。

这台“全世界最大的3D打印机”颇为神秘,盈创公司以商业机密为由谢绝外界人士前往苏州参观。一位业内人士则告诉时代周报记者,这台机器极可能由吊车改造而成。

而在马义和提供的一段手机视频中,时代周报记者看到,上述机器的喷嘴连续“吐”出条状的“油墨”—一种由砂石、改良水泥与玻璃纤维制成的新型石材。“油墨”层层堆叠形成了一面墙,墙体中空。

“我们的核心技术就是保证‘油墨’在堆叠的过程中不会坍塌。换言之,喷嘴‘吐出’第二层‘油墨’时,第一层‘油墨’必须半凝固,既不能流动,又要与第二层粘合。”

马义和告诉时代周报记者,这对打印工艺提出了严格要求,“油墨”的凝固时间与机器的打印时间必须一致,否则,“‘油墨’还没打出来可能就凝固了,甚至会把整个机器冻住。”在试验阶段,曾有数不清的机器因此报废。

而根据盈创目前研发的技术,与建设传统房屋一样,打印房子之前首先需要打下地基;接着,打印机根据图纸打印墙体结构,同时预留“梁”与“柱”浇筑的空间;最后,在预留空间置入钢筋、灌注混凝土,在墙体的中空部分填充保温材料。

如此,张江高新青浦园区的10栋建筑便顺利打印完成。马义和对自己的技术自信满满,“只要有图纸,不管是大裤衩、北京国贸三期还是台北101,我们都能打出来。”

今年5月,盈创还计划举办一场建筑设计PK赛,邀请全球设计师将最好的设计交给盈创,由其负责打印成建筑,并在它的苏州工厂进行展示、PK。

告别钢筋结构?

“马义和的3D打印房开创了3D打印技术应用于建筑行业的先河,这一点非常值得肯定。但是,3D打印能够带给建筑界的震撼远非只是打印一栋民工房而已。”在参观完马义和的3D打印房后,王红这样告诉时代周报记者。

这位40多岁的女总裁1989年毕业于山东大学机械材料专业,先后在青岛通用机械厂焊接研究所、雀巢公司工作。2007年,她前往美国学习3D打印技术,2010年回国。

王红的青岛尤尼科技有限公司成立于2005年。这家企业曾“发明”鲜花打印机,在花瓣上打印“I love you”的字样,还研制过一台家用烤箱大小的3D打印机,用来打印椅子。

此后,其研发的3D生物(细胞)打印机据称能够打印出生物眼角膜基质细胞及脂肪干细胞,细胞打印存活率高达90%以上。

今年4月8日,王红宣称自己的团队成功研制了国内首台3D彩色打印机。不久后,她又表示,公司计划将这台3D彩色打印机与6米高、12米宽的建筑专用3D打印机联合使用,打印一座“绚烂多彩”的现代建筑。

“6月29日的世界3D打印大会上,我们会揭晓谜底,告诉大家究竟要打印一栋什么样的建筑,并争取在一年半至两年的时间里完成整个项目。”王红说。

此前几周,美国总统奥巴马在荷兰参加53国领导人核安全峰会期间曾前往荷兰国立博物馆参观“3D打印运河房屋”项目的一个全尺寸等比例模型。

该项目是当时正在建造的全世界第一座3D打印房屋,由荷兰阿姆斯特丹DUS建筑事务所设计,大约3年后才能完工。这栋大楼预计会有13个房间,主体仍然采用混凝土结构,其余部分则由一台名为“KamerMaker”(房屋制造者)的机器打印而成,而基本机理是逐层打印熔塑层,待其凝固后形成塑料块。

“我们的试验就是要叫板荷兰。”王红说。

按照她的想法,3D打印在建筑行业应当引领两项革命。第一,建筑材料的改革;第二,建筑设计的改革。

“汶川地震时,我就反思,为什么中国的房子坍塌后会造成如此多的伤亡;而最近,全国多地时常出现雾霾天气,石灰、水泥、砂石对PM2.5的贡献很大。这些都让我意识到,3D打印首先需要考虑的是材料的革新,也就是研制一种既环保又牢固、经济,还能被机器打印的材料。”

王红告诉时代周报记者,他们希望通过一种超轻超强的新型材料,以及自主研发的3D打印机硬件、软件,打印出一种全新的建筑结构;通过新型的建筑材料和全新的建筑机构替代水泥与钢筋的作用。

这个不用水泥盖房子的想法让不少建筑行业的老前辈大呼震惊。“我回国后遇到的最大障碍就是不断有人告诉我,这是一件不可能的事,他们甚至当着我的面说,王总,你疯了吧,你有病吧,这不是白日做梦吗?”

而根据王红的说法,目前,他们整套技术的研发已接近收尾,正在做最后的论证。一栋“绚烂多彩”的现代建筑很快就会被打印出来,届时将陈列在青岛市高新区国际雕塑园内进行展示。

3D打印房不安全?

赶在王红与荷兰DUS公司之前,马义和最先打印出了10栋平房。这是全世界第一批通过3D打印技术制造的实体建筑。

这一消息吸引了荷兰DUS公司的技术人员、王红与她的研发团队以及其他业内人士纷纷拜访盈创公司位于天山路的上海总部办公室。4月18日,也在这间办公室,马义和向时代周报记者解释了盈创的一些技术创新。

据介绍,盈创使用的“油墨”,主要取材自城市的建筑垃圾。通过打印材料的3D打印机,“油墨”可以被打印成不同颜色、不同厚度、不同规格型号、满足多种使用需求的盈恒石。　　而通过打印房屋的3D打印机,“油墨”可以被打印成建筑,其墙体的材质与盈恒石相同。

从打印材料到最终打印出建筑,盈创曾三次面临发不出工资,员工离职的窘境。“我们只能把实验室研发的材料拿到市场上售卖,赚到钱后再继续研发,做做停停总共12年才熬到了今天。”

对于盈创“熬”出来的新技术,马义和认为,与传统的建筑方式相比,首先可以节约60%的建材,节省80%的人工,而且工期会缩短70%;其次,打印房屋不产生建筑垃圾,同时杜绝了偷工减料的可能;此外,整个过程还能消化建筑垃圾。

“国家对普通房屋的混凝土强度要求是C20、C30,而我们的材料可以做到C80以上的强度。”在马义和看来,他的3D打印房环保、坚固而又经济,据测算,它每平方米的造价要比传统房屋便宜30%。

不过,盈创的创举依然面临不少质疑。一位3D打印行业的创业者在结束参观后有些失望地告诉时代周报记者,盈恒石的本质其实就是加强水泥,而打印房不过是最简单的水泥屋,“如果能够打印出复杂一些的结构,或许会更有意思。”

这位创业者认为,由于安全性等方面的顾虑,这些打印房目前不可能被市场接受,充其量只能作为临时建筑。而从这个角度出发,相较而言,活动板房要比3D打印房更快更省,还能反复利用。

而中国3D打印技术产业联盟3D打印在线运营总监吴志坤告诉时代周报记者,这些3D打印作品尚处于试验阶段,它们的尺寸非常有限。或许,这种“油墨”打印小尺寸的一层平房是安全的,但若打印几十层的高楼,未必足够安全。

吴志坤认为,目前,国家尚未对3D打印建筑出台相关标准,这使得3D打印房的安全性、抗震性等性能无法得到检验。

不过,在王红看来,建筑的安全性可以细化为三点来讨论。首先,3D打印技术能否把房屋的梁体、墙体和柱体做到和传统行业一样坚固? 　　事实上,据马义和介绍,盈创的3D打印房与传统房屋一样依靠钢筋混凝土结构,而且墙体的强度指标要高于普通建筑。

其次,抗震性。“我们研究的是一种超轻的全新材料,这种‘油墨’打印的房子自重会小于传统房屋,抗震性也就更好,而且即便发生坍塌,对人体的损害也会很小。但如果打印房的自重大于普通房屋,抗震性的问题就值得考虑了。”

王红进一步对时代周报记者分析道,最后一点是耐撞击性,“不管是荷兰的运河房屋,还是我们即将打印的建筑,由于材料的关系,他们的耐撞击性可能不如传统房屋。”

不过,有业内人士告诉时代周报,既然盈恒石是一种强化水泥,盈创的3D打印房未必不如普通房屋耐撞。

从试验走向现实

当马义和被冠以“全国3D打印第一人”的名号,他的订单不断飞来,包括为潘石屹的银河SOHO打印各种造型奇特的办公用具;为某楼盘打印一个售楼处,等等。　　马义和还对时代周报记者表示,目前已有几家房地产开发商购买了盈创的3D打印房,但具体情况暂时不便透露。

凑巧的是,4月中旬,在“万科公开讲坛银河?致敬1984”系列活动的上海会场,万科公司创始人王石发表了题为“城市让生活更好,不一定更美”的演讲。

演讲末尾,王石说道,“万科下一步准备做什么呢,我们要用3D打印机打印房子。三年之后万科的建研中心就会用3D打印机打印出一个房子……”

4月21日,时代周报记者从万科方面了解到,王石的表述更多是一种对未来的展望。万科内部暂无信息表明该地产巨头将加大投入推动3D打印技术在建筑行业的运用。

“短期内,3D打印技术不可能完全替代传统建筑方式。一种较大的可能是新技术与传统工艺互为补充,在钢筋混凝土结构的基础上结合3D打印技术,建造一些科幻建筑、概念建筑等。”杭州讯点科技CEO茹方军告诉时代周报记者。

而吴志坤认为,目前,民众对3D打印的认知度很低,几乎不了解这项技术,“当西洋镜看看可以,但若真要买这样的房子,恐怕没有多少人愿意。”

对此,王红的观点不同。“快则三年,慢则五年,3D打印建筑的技术一定会进入日常生活,但首先进入的领域可能是承担国家保护文物、遗址的修复工作。”

“至于3D打印房屋,它进入百姓人家的方式可能并非一开始就打印整栋房子,而是运用于房屋内外部的装饰与美化。比如,一些高档建筑有着漂亮的屋顶设计,钢筋水泥很难塑造这种个性的效果,但3D打印却能发挥不可替代的作用。”王红说。

不过,即便3D打印最终成为房屋建造的重要方式,“房屋的建筑成本必然会下降,但如果土地成本不变,房价不会发生太大的变化。换言之,3D打印房屋的意义更多在于建造速度更快、过程更加绿色环保,同时,可以把建筑工人从危险的劳动环境中解脱出来。”马义和说。

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