3D打印建筑的现状与分析

日期: 2015-09-07
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一、3D打印建筑的缘起

2013年,NASA(美国宇航局)出资赞助了一项名为Contour crafting(轮廓工艺)的欧宝体育直播在线观看,该欧宝体育直播在线观看的目的是在外太空建造正常的房屋,让宇航员可以长期生活,科学家们试图寻找一种非传统的施工技术,能够让人类在月球火星上建造第一批房屋,其中最被大家看好的就是3D打印技术。





    
美国南加州大学快速自动制造技术中心霍什内维斯(Khoshnevis)博士担任了该欧宝体育直播在线观看负责人,“轮廓工艺”的雏形类似于一台超级打印机器人,其外形像一台悬停于建筑物之上的桥式起重机,两边是轨道,而中间的横梁则是“打印头”. 3D打印技术用水泥混凝土为材料,按照设计图的预先设计,用3D打印机喷嘴喷出高密度、高性能混凝土,逐层打印出墙壁和隔间、装饰等,再用机械手臂完成整座房子的基本架构。


 
二、3D打印建筑技术在世界和中国的发展

由于3D打印技术可以极大提高建筑的建造速度,降低建筑成本。因此3D打印建筑技术在世界许多国家正取得飞速发展。

 

  • 麻省理工学院 3D建筑打印机
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  • 西班牙加泰罗利亚的3D建筑机器人

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  • 荷兰MX3D打造3D桥梁

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  • 3D桥梁实景图

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    在中国,20143月一家名叫盈创建筑科技(上海)有限公司,宣布成为全球第一家真正实现建筑 3D 打印房子的高科技企业。

     

     

    三、盈创的3D打印建筑结构特点

    盈创的建筑梁板结构,最初楼板部分全部采用现浇楼板,目前个别欧宝体育直播在线观看开始采用叠合楼板,即工厂生产的预制板,现场现浇面层。梁构件,最初也是全部现浇,为提高预制化率,先后开发了两种梁构件,一种是早期的空芯梁模中间加斜撑,另一种是外部梁模,中间现浇框架梁,框架梁配筋完全按照普通现浇混凝土结构。

  • 第一类梁构件
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  • 第二类梁构件

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    墙柱构件,最初墙柱是采用现场预制件(部品柱),由于墙柱构件是结构体系中集中承受竖向荷载,地震力的核心构件,要求很高的整体性,目前的产品主要采用3D打印的外部柱模,内部还是按照传统剪力墙的暗柱配筋来实施。

  • 预制成品柱
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  • 墙体加暗柱

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    四、3D打印结构体系分析

           

    五、盈创的3D打印建筑产品利弊

        



    优点



    缺点



    成本



    厂家称可节约建筑材料30%-60%,减少人工50%-80%,整体建筑成本降低50%以上



    一台建筑3D打印机花费不菲,有欧洲公司推出的房屋3D打印机报价1.2万欧元,且规格较上海此批房屋的打印机要小,其他成本未知



    时间



    厂家称可缩短工期50%-70%;南加州大学教授比赫洛克。霍什内维斯曾展示24小时打印出约232平米的两层楼




    环保



    材料来自建筑垃圾回收处理



    有专家介绍,打印“油墨”主要由高标号水泥和玻璃纤维构成,但某些国家禁止建筑大量使用玻璃纤维,因为会影响人体呼吸系统;高强度水泥未来的回收也有困难





    1.盈创3D打印产品对于结构主体的墙柱没有采用3D打印的方式 实现只是在墙柱外围提供了浇筑混凝土的模板”中间的钢筋也全部是手工绑扎好再放到柱模或墙模中,这与我们通常想象的钢筋混凝土结构完全3D打印差距较远。


    2.3D打印的墙体采用C80的高强混凝土抗压强度很但不能制作梁板这类产生拉应力的抗弯构件,由内部没有钢筋承受拉应力因此强混凝土用于梁板打印实际上是很大浪费。


    3.3D打印材料的安全性、房子的抗震效果都要时间检验,在承载数据、舒适性、标准化、验收标准等方面也缺少有说服力的信息。


    4.成本方面:在传统建筑中,有个很完善的成本核算标准,3D打印建筑在扣除设备本身与其它研发成本,仅仅是建筑物施工、
    耗材、人工等费用,和传统建筑的成本是相近的,没有特别大的差异。


    5.相关行业标准3D打印建筑的整个建设过程,目前还没有形成类似传统建筑样的很完善的标准化工艺3D打印的建筑,它的安全和可靠性也没有个完整的评价体系,即使打印出来一个模型或者实物,它在稳定性、可靠性、安全性等方面还没有相关的法律法规、行业标准去保证。


    6.盈创目前只是作为建材供应商参与欧宝体育直播在线观看,没有一个完善的类似于远大工厂化的总承包资质




     

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