全球首個原位3D打印雙層示范建筑在廣東成功完成主體結構

隨著3D打印建筑技術的不斷發展，其對整個建筑行業的影響在不斷加深。日前，全球首個原位3D打印雙層示范建筑在廣東成功完成主體結構，意味著我國建筑3D打印技術在某些應用方面已經超越了國外同行，未來有望深度改變我們的生活。

兩層樓高7.2米，一層墻，顏色灰突出。在摩天大樓拔地而起，許多地標性建筑表現出特色的今天，這樣的小建筑看起來很普通。

但是，如果這座小樓是3D打印出來的呢？

這座小建筑不尋常。

11月17日，中建二局廣東建設基地。高金屬框架站在地面上，噴灑混凝土材料的印刷頭懸掛，可以實現XYZ軸三個方向的自由移動。此時，連續“噴墨”幾十個小時的建筑3D打印機已經完成了工作——這棟其貌不揚的小樓就是它的作品。

小樓有世界上第一座原位3D印刷雙層示范建筑的名字。其特殊性是原位3D打印的建筑物，是不組裝、在現場直接打印主體的建筑物，也是首次使用該技術成功的雙層建筑物。同時，這也意味著中國建筑3D打印技術與國際同步發展，甚至在一些應用方面超越了國外同行。從這個角度來看，這座小樓不一般。

3D打印技術誕生于1990年代中期。一般來說，這是以數字模型文件為基礎用粉末狀金屬和塑料等粘接材料，通過逐層印刷構造物體的技術，在航空宇宙、醫療產業等領域得到應用，但在建筑方面得到應用還很少見。

中國建筑技術中心材料工程研究所所長助理霍亮說:3D打印建筑的基本原理和一般打印機一樣，需要打印機體、頭、油墨、紙。”如果把建筑四周搭建的金屬框架視作打印機的機體，那么噴吐混凝土的“打印頭”就相當于打印機的噴頭。建筑打印用的“油墨”可不是普通的混凝土，而是為打印施工特殊配制的打印材料。當然，紙也很重要。施工前，工人在地下埋入鋼筋，相當于紙。印刷頭通過一圈連續吐出寬5厘米、厚2.5厘米的印刷材料，通過層層堆積墻面，不到30小時就可以印刷占地面積約120平方米的一層墻面。另外，在印刷過程中，隨著墻壁的上升，需要根據圖紙安裝鋼筋，動態延伸紙。

工人在混凝土砂漿還沒有凝固的時候，可以在墻底開個洞，為墻內的鋼筋籠和地基的鋼筋焊接留出空間。中建二局廣東建設基地有限公司科技部副社長黃云補充說:手感像切蛋糕，操作方便。

印刷技術不尋常。

不說現場的感覺，從技術層面說明建筑物的印刷過程也不復雜。首先，通過計算機軟件完成模型分割，然后將三維圖形信息轉換為印刷路徑，同時計算印刷速度，輸送泵將印刷材料輸送到印刷頭，印刷頭按照設定程序進行三維移動，建筑構件印刷。這次印刷占地面積約120平方米的一樓墻面，不到30小時。

但是，新技術簡單易行的背后是科學技術力量的強大支持。

一是印刷材料不尋常。寬5厘米、厚2.5厘米的混凝土材料復蓋一層，下層混凝土凝結緩慢，強度不足，無法支撐上層材料的重量，墻面變形或倒塌的可能性過快，各層材料與上層材料的有效粘接難以實現。如何讓混凝土滿足3D打印建筑的需求，本身就是個難題。我們通過反復試驗，在普通混凝土中添加外加劑，調節材料的粘稠度和凝結時間，解決了這個問題。霍亮說。

二是原位3D打印建筑技術不尋常。客觀地看，在建筑行業引進3D打印技術已有先例，但大部分應用都在工廠完成。工廠印刷了可組合成型的各種建筑部件，搬到建筑所在地組裝。原始3D印刷建設技術可以實現原始印刷，即在現場直接印刷主體，無需二次組裝，需要克服室外環境變化帶來的一系列挑戰。對此，施工人員在建筑周邊裝備噴霧設施，用于打印中的保濕和打印后的混凝土養護。“飯要一口一口吃，樓要一層一層印。在一層墻體打印完成后，我們還需養護至少3天，確保材料強度達到可開展下階段施工的條件。”中建二局廣東建設基地有限公司總工程師蘇鎧說。

三是建造難度不尋常。此次實踐采用輪廓技術，分為內外兩層印刷，印刷的墻壁中空，容易添加保溫填充物。使該技術成功應用于難易度較高的雙層建筑建設，一個突破。