近年來，隨著人力成本，安全、環(huán)保等方面的要求不斷提升，建筑業(yè)“傳統(tǒng)建造方式”的各種弊端也日益顯現(xiàn)。由此，代表該行業(yè)未來發(fā)展的“3D打印房屋”技術則成為了社會關注的焦點。
基于此，各種不同概念的“3D打印房屋”技術一時間紛紛亮相：有打印整體房屋的，有打印部分房屋部件的，有打印單體空間的。在打印的原材料方面，也可謂五花八門，普通標號水泥、石膏、礦山廢料、垃圾再處理……那么，對建筑施工企業(yè)而言，該如何選擇即能滿足施工要求，又能符合國家建筑領域相關施工規(guī)范和標準的“3D打印房屋”技術呢?接下來，筆者就從兩個維度來進行分析。
“3D打印房屋”技術的根本——打印原材料!
“一只巨大的噴頭像奶油裱花一樣源源不斷噴出 ‘油墨’，而‘油墨’層層疊出的就是建筑的墻體……”這個就是“3D打印房屋”技術的基本施工場景，而其中的“油墨”就是建筑的原材料。
(“3D打印房屋”技術的基本施工場景)
近日，有媒體曾曝出，某企業(yè)聲稱能在24小時內(nèi)就整體打印出一套房子。那么，如此“速建而成”的建筑，它的打印原材料會是什么呢?
首先，可以確定的是，24小時就能整體打印好的建筑，所使用的一定不是當前世界各國普遍認可的“普通標號水泥”!因為，普通水泥的初凝時間是180分鐘也就是3個小時，而且水泥在24小時之內(nèi)不可能完全固化。
因此，該建筑可能使用的只有以下幾種材料：第一，就是有良好的快干及一定強度的“石膏”。不過，石膏吸水率較高，容易變質(zhì)等缺點對房屋的結(jié)構(gòu)性有著很大的影響。其次，就是通過強堿激發(fā)水泥強度的“快干水泥”，這種水泥雖然干的快，但后期粉化很嚴重。除此之外，就是各種礦山尾料、建筑垃圾等再生材料，但因這些材料在成分方面的不確定，無論在環(huán)保還是耐久性方面，一直沒有獲得國家相關政策的認可。
由此可見，要想打印出符合現(xiàn)有國家建筑領域相關施工規(guī)范和標準的建筑，在原材料方面，最穩(wěn)妥的還是我們常見的“普通混凝土”。
眾所周知，“普通混凝土”的構(gòu)成是水泥、水、砂和大顆粒的石子。然而，由于技術的局限性，目前國際上的“3D打印房屋”領域的相關企業(yè)，基本只能使用“小顆粒細骨料”作為打印原材料，也就是我們上述所說的石膏、粉末狀再生材料等。目前，在全球范圍內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)以“普通標號鋼筋混凝土”作為打印原材料，所生產(chǎn)的3D打印機“噴頭”可噴出帶有石子的“大顆粒重骨料混凝土”的企業(yè)只有一家!而這家企業(yè)就是來自中國的北京華商陸?？萍加邢薰?簡稱：華商陸海)。
整體打印的施工工藝，抗震性更高!
眾所周知，衡量建筑能否達標的關鍵因素就是抗震性，也就是我們經(jīng)常所說的“是否堅固”!在“3D打印房屋”領域，目前主要分為“整體打印”和“預制打印”兩種施工工藝。其中，預制打印的主要工藝就是將事先做好的梁、板、柱、墻等建筑構(gòu)件，通過像搭積木的方式，在施工現(xiàn)場進行拼合。這種工藝方法，門檻較低，所拼合的“樂高式”建筑，在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗震性有著很大的安全隱患。
相比之下，基于“3D整體打印”技術所建造的房屋，因其“一體化”的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)方式，在“抗震性”方面甚至超過了傳統(tǒng)工藝建造的建筑。然而，這種技術手段卻因其復雜的“工序流程”及龐大的“設備結(jié)構(gòu)”，目前在世界范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)的企業(yè)也可謂“鳳毛麟角”。不過可喜的是，我們剛提到的“全球唯一一家實現(xiàn)以‘普通標號的鋼筋混凝土’作為打印原材料”的華商陸海便是該領域的全球佼佼者。
2018年10月，華商陸海歷時2個月，成功打印出了一座面積超過600平米的“新溫莎城堡”。據(jù)該企業(yè)相關技術人員介紹，該建筑如按傳統(tǒng)的建筑工藝至少需9個月的建設周期，而使用華商陸海“直接澆灌成型”技術的3D打印設備后，實際施工周期縮短到了短短的2個月。在大幅縮短建筑周期的同時，在人工和建筑材料方面，也比傳統(tǒng)建筑工藝節(jié)省了60%以上。在建筑驗收環(huán)節(jié)，“新溫莎城堡”完全符合現(xiàn)有的國家施工規(guī)范和標準!
(華商陸海使用“整體打印”技術而建的新溫莎城堡)
據(jù)了解，能夠整體出如此大體量的建筑，所使用的設備就是華商陸海自主研發(fā)的“龍門式建筑3D打印機”。這款大型打印設備不僅能夠打印平房、別墅等“單戶住宅建設”，同時還能打印如高層公寓、大型商業(yè)建筑、橋梁等“多戶住宅建設”和“基礎設施建設”。
而在成本方面，華商陸海“龍門式建筑3D打印機”單臺從幾十萬到數(shù)千萬的企業(yè)定制化價格，是大多數(shù)建筑企業(yè)所能接受的，而基于智能化的編程工序，建筑工人學習“3D建筑打印”技術門檻也大幅下降，為建筑企業(yè)新技術人才的儲備提供了更大的空間。
(華商陸海“龍門式建筑3D打印設備”)
在實現(xiàn)了各類建筑整體打印的同時，華商陸海在2019年伊始，還推出了基于“單體建筑”裝配工藝的“3D裝配式建筑”產(chǎn)業(yè)版塊。
據(jù)了解，這種主要針對私宅及中小型公寓修建和改造的新建筑方式，以“豎著建、橫著用”的產(chǎn)品理念，不僅可滿足置業(yè)者的實際居住需求，同時在建筑的抗震性方面更是實現(xiàn)了與“整體房屋打印”同樣的標準等級。
據(jù)建筑領域相關學者分析，華商陸海這種“豎著打印、橫著使用”的理念，是全球“3D裝配式建筑”當前最佳的解決方案。因為，不管是一個單體臥室，還是單體客廳或廚房，每一個整體功能性房間通過“豎著打印”的建造場景，可更好的夯實結(jié)構(gòu)密度，從而增強單體建筑的抗震性;然后再“橫著用”的使用場景中，以擴大單體建筑的受力面積，增強了整體建筑的穩(wěn)定性。另外，值得關注的是，在裝配的過程中，通過四個吊點就能把幾噸甚至幾十噸重的單體功能建筑吊裝起來，這樣超強的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，也只有華商陸海獨有的以“普通標號的鋼筋混凝土”作為打印原材料的技術優(yōu)勢才能實現(xiàn)。因此，這種甚至可稱之為“抗震掩體”的建筑是值得居住者信賴的。
綜上所述，筆者認為對于“3D打印房屋”技術的直接受益方——建筑企業(yè)而言，在選擇該技術的供應商過程中，應屏蔽如 “24小時”、“1000元/平米建造成本”等噱頭，而更多的去了解如打印原材料以及打印建筑結(jié)構(gòu)的抗震性。因為，無論是基于法律約束還是企業(yè)責任，建筑的質(zhì)量及合標性都是最關鍵的。
相應的，對于“3D打印房屋”技術的輸出方，也都應如“華商陸海”一樣從建筑企業(yè)和居住者的角度出發(fā)，通過踏踏實實的技術研發(fā)和實踐，并以此打印出真正能“居住”的房子，這才是一個企業(yè)責任和義務，這樣的成果同時也能夠給企業(yè)帶來豐厚的市場回報。
