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国际金属加工网 2019年03月05日

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▲建筑业的3D打印不受规模限制,可以让建筑商在各种环境中实现从民宅到公共建筑再到混凝土珊瑚礁等多种复杂形状的建构。展臂技术公司(Branch Technology)供图。

不久之前,建筑业的3D打印还只有少数爱好者在探讨,而且仅限于设计竞赛的领域。如今,那种情况已经一去不复返了。

比如,在6月份的时候,埃因霍温科技大学(Eindhoven University of Technology)宣布了“里程碑项目”。这是一项用3D打印的方法构建由Houben & Van Mierlo Architecten设计的一系列方尖碑形状的混凝土房屋的计划。该大学把这个项目誉为“世界上第一个基于3D打印的商业住宅项目。”

建房只是市场的一个方面,根据一家行业报告的预测,建筑业3D打印的市场将从2017年的7000万美元增长到2027年的400亿美元。

3D打印以实现复杂形状的构建,可完成在危险或偏远地区的建筑作业,还能减少材料浪费和现场施工的成本,好处之多,不胜枚举。随着3D打印软件和设备的改进,无论是传统建筑公司还是初创企业,它们都认识到3D打印有着为真实世界进行制造的潜力。下边是一些震撼整个行业的例子。


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▲MX3D利用机器人、专有软件和焊接机器建造了一座40英尺长(约12米)的桥梁。该桥梁将跨越阿姆斯特丹市最古老的运河之一 — Oudezijds Achterburgwal运河。Thijs Wolzak/MX3D供图。

·案例1:桥梁·

很长一段时间以来,3D打印项目的大小受到打印机尺寸的限制。但荷兰公司 MX3D使用六轴工业机器人、专有软件和存储着用很细的熔融钢丝制成的不锈钢的焊接机器,建造出了一条长达40英尺(12米)跨越Oudezijds Achterburgwal 运河的智能型人行天桥。

这座桥是由Joris Laarman实验室与Arup合作设计的,得到了欧特克、阿塞洛米塔尔钢铁集团(ArcelorMittal)、Heijmans、联想(Lenovo)和其他合作伙伴的支持,目前正在伦敦帝国理工学院进行结构验证测试。

这座桥梁将于10月在荷兰设计周展出,如果一切按计划进行,将于2019年在阿姆斯特丹安装。

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▲作为在“YRYS概念房屋”项目中18个合作伙伴之一的 XtreeE,为实验性住房结构创建了支柱(如图所示)和穿孔墙体。XtreeE供图。

·案例2:民宅·

对于3D打印的房屋,建筑公司争先恐后地将其冠以形容词的最高级形式:规模最大、建造得最快、最便宜、最节省材料等。这种设计正在从全球各个角落涌现出来,例如俄罗斯的ca88亚洲城apps Cor公司建造出了斯巴达式混凝土房屋,该公司还声称,建造这个房屋只用了24小时,花费也只有1万美元;中国一家名字叫“盈创”(Winsun)的公司用一台巨大的废品回收打印机制造出了一座五层公寓楼。

最令人感兴趣的项目之一是由18家合作公司共同建造的“YRYS概念房屋”。这些合作伙伴包括法国的建筑公司Maisons France Confort和大型3D打印机公司XtreeE。

XtreeE的联合创始人Jean-Daniel Kuhn指出,法国的建筑史很大程度上是由混凝土来定义的:现代建筑大师勒·柯布西耶的首选材料是bétonbrut(法语的“生混凝土”),是粗野派建筑的基础。但是XtreeE的管理原则之一就是要大幅度地减少混凝土的消耗。Kuhn说,“作为混凝土关键成分的水泥在生产时要排放出全球二氧化碳排放量的8%。混凝土虽说是一种很棒的材料,但我们很想看看是否能以更好的方式来使用它:只有从结构的角度看确实有必要时才会使用。”

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▲XtreeE和Seaboost在多孔混凝土“礁石”中模拟了不规则的隧道形状,以鼓励无家可归的海洋物种返回。XtreeE供图。

·案例3:人造珊瑚礁·

XtreeE还在生产“世界上第一个3D打印的混凝土人造礁石”。XtreeE与海洋工程公司 Seaboost合作,设计并制造了一个多孔混凝土系统,以恢复离法国南部海岸不远的地中海蔚蓝海岸国家公园内一处已经消失的生态栖息地。

Kuhn说,3D打印出的人工礁石的不规则隧道形状已被建模,这是为了鼓励鱼类、藻类、软体动物和珊瑚种群的回归。20世纪70年代和80年代,这些物种的数量由于马赛市的污水排放开始下降。“礁石”复制了原始石灰岩基质的口袋和洞穴,为易危物种提供了保护,使其免受捕食生物的侵害。

虽然Kuhn说3D打印造价不菲,但这种情况正在发生变化,因为政府的政策开始推动市场的转变— 例如阿拉伯联合酋长国在2030年前将所有新建筑的25%交付3D打印的项目以及英国的“国家增材制造战略”。“我认为3D打印正在发生的变革与BIM(建筑信息模型)发生的变革有些相似,”库恩说,“它对节约材料的影响如此巨大,以至于政府开始认同,‘从环境的角度来看,这样做还是有意义的。’”

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▲N纳什维尔的20英尺(约6米)高的 OneC1TY网格式贝壳形状的结构可以承受一英尺(约30厘米)厚的积雪和每小时90英里(约145公里)的大风。展臂技术公司(Branch Technology)供图。

·案例4:亭台和壳形演出舞台·

通过一个被称为蜂窝制造(C-Fab)的过程,位于田纳西州的展臂技术公司(Branch Technology)可以将建筑软件模型从大部分平台(欧特克的 AutoCAD、Revit以及Maya)转换为自由形式的网格结构。然后,这些中空结构由算法控制的机器人打印并用作模架,将传统建筑材料填充进去。

据报道,该公司于2018年6月为位于那什维尔为的OneC1TY推出了世界上最大的3D打印结构,一个直径为42英尺(约13米)、高度为20英尺(约6米)的壳形演出舞台。这个结构是受休斯敦开发商剑桥公司委托并与CORE Studio的Thornton Tomasetti 合作进行设计和制造的。这一轻质碳纤维结构符合纳什维尔对建筑的规定 — 必须能够承受一英寸(约2.5厘米)积冰、10-12英寸(约25-30厘米)积雪和每小时90英里(145公里)风力的负荷。

虽然初步分析表明这种大跨度需要钢结构支撑,但随后的研究表明,除地基之外,曲线性几何设计有可能不需要使用钢材。这意味着该项目有可能保持在预算范围内 — 其成本大约是同类钢结构成本的一半。

Boyd说,“参数化建筑能做出一些非常有趣的事情,但它只限于效果图或‘明星建筑师’做的每平方英尺(约0.1平方米)要花费800到1500美元的项目。我很高兴能够将这些创意设计纳入正常的建筑预算之内。”

原文作者:Jeff Link

Jeff Link毕业于爱荷华大学写作班“作家工作坊”,曾获埃迪记者奖提名。作品发表于《景观建筑杂志》、gb&d杂志、欧特克旗下Redshift网站、《美国建筑商季刊》等。

想了解更多3D打印进入建筑业的故事,请点击此处

(Jeff Link 欧特克Autodesk)

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