經(jīng)過30多年的發(fā)展，3D打印技術(shù)日趨完善，尤其是近十年來，3D打印已被應(yīng)用于大型永久性建筑，例如橋梁、避難所、房屋和辦公室。這項革命性技術(shù)具有巨大的市場潛力，在不久的將來甚至可以徹底顛覆傳統(tǒng)的建筑業(yè)。

但是你知道如何3D打印房子嗎？在本文中，我們將探討可以使用的各種技術(shù)、設(shè)備和材料。

3D打印房屋建筑一般分為2種方式，第一種是模塊化打印再拼裝，指的是通過3D打印機(jī)制作獨立的單元，并在工廠中對模塊內(nèi)部進(jìn)行裝修布置，隨后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場，通過吊裝將模塊連接為建筑整體。

另外一種被稱為原位打印，直接用3D打印機(jī)在現(xiàn)場進(jìn)行施工，先在待建房屋的空地上安裝大型建筑3D打印機(jī)，再根據(jù)房屋3D設(shè)計圖紙，一層一層擠出建筑材料進(jìn)行疊加成型，與此同時還能進(jìn)行其他建筑材料的安裝，最終打印整棟的房屋。

以下是使用最多的5種3D打印房屋建筑方式。

混泥土3D打印

這也是目前用于3D打印建筑物最常見的解決方案，材料的結(jié)構(gòu)完整性已經(jīng)得到驗證，國內(nèi)外都有不少的成功案例。這一技術(shù)和常見的FDM 3D打印相同，只是材料從常見的線材換成了混泥土。

機(jī)器一般分為龍門式和機(jī)械臂式，前者是通過框架式導(dǎo)軌架起打印頭移動；在軌道的范圍內(nèi)，通過從噴嘴中擠出混凝土材料實現(xiàn)逐層構(gòu)建結(jié)構(gòu)。例如河南太空灰打印的工廠自用值班房就是采用了這一機(jī)型。

正在打印中的龍門式混泥土3D打印機(jī)，圖片來自：太空灰

3D打印的門衛(wèi)值班室，圖片來自：太空灰

后者是通過改裝傳統(tǒng)的機(jī)械臂做同樣的事情，例如清華大學(xué)徐衛(wèi)國教授團(tuán)隊在河北張家口打印的農(nóng)宅就是所采用的機(jī)械臂3D打印機(jī)。

正在打印中的機(jī)械臂混泥土3D打印機(jī)，圖片來自：徐衛(wèi)國

應(yīng)用混凝土3D打印技術(shù)建造的農(nóng)宅，圖片來自：徐衛(wèi)國

除了以上介紹的2家公司、院校，國內(nèi)還有上海盈創(chuàng)，杭州冠力，三峽大學(xué)等，國外包括美國ICON，丹麥COBOD等。

砂型3D打印

這一技術(shù)往往被用于鑄造行業(yè)，通過粘合劑噴射（3DP）3D打印砂型技術(shù)無需模具可直接打印砂型，制作鑄件產(chǎn)品。但是這一技術(shù)同樣也被用于建筑3D打印，最早是在意大利開發(fā)，在非常細(xì)的層中沉積沙子，每一層再用粘合劑噴射以形成固體。

3D打印砂型建筑的成型過程，圖片來自：Marco Ferreri Design

這個過程比混凝土3D打印更耗費(fèi)人力和時間，但它的優(yōu)勢是更適合在更熱、更干燥的國家使用，例如非洲莫桑比克Kisawa Sanctuary的精美住宅，這些建筑的主體是用砂型成型的，因此白天涼爽，晚上溫暖。

適合非洲酷熱環(huán)境的3D打印砂型建筑物，圖片來自：Kisawa

目前掌握該技術(shù)的國內(nèi)企業(yè)包括寧夏共享集團(tuán)，北京隆源成型，廣東峰華卓立等，但是他們還并未將這一技術(shù)應(yīng)用到3D打印房屋建造。

塑料3D打印

塑料對于一般的3D打印愛好者來說是非常熟悉的，大多數(shù)人會使用PLA、ABS、TPU或PETG來制作自己的模型。如果有一臺大尺寸的3D打印機(jī)，我們同樣可以用它來打印房子，例如來自美國的建筑公司Azure Printed Homes通過使用再生塑料3D打印了一棟房屋。

通過回收塑料3D打印的現(xiàn)代建筑，圖片來自：Azure Printed Homes

據(jù)報道，他們可以在24小時內(nèi)打印一棟房屋，它們主要被部署在后院，作為辦公室或者住宅。其實，關(guān)鍵還在于材料，因為并非所有類型的塑料都適合打印放置在室外并暴露在自然環(huán)境中的建筑物。此前，資源庫有接觸過唯迪尚的MMLA 3D打印戶外高分子合金耗材，這類耗材可能會更適合。

廢料3D打印

前面我們提到了通過可回收的塑料進(jìn)行房屋的建造，但是廢料不僅限于可回收塑料，還包括金屬、紙制品、玻璃纖維和生物廢棄物等。例如，來自意大利的WASP制作Gaia House就使用了稻米廢料，確切的說是25%生土、40%秸稈碎米、25%稻殼和10%硬石灰及水的組合。

通過廢料3D打印的房屋，圖片來自：WASP

目前，國內(nèi)尚未有通過廢料3D打印房屋的案例，但是卻有打印建筑的案例，例如新疆金風(fēng)科技已使用固廢3D打印技術(shù)將退役風(fēng)機(jī)葉片當(dāng)材料制作景觀花壇，實現(xiàn)了葉片回收再利用。

粘土3D打印

粘土房屋是古代常用的一種建筑手法，而現(xiàn)在通過3D打印也能實現(xiàn)粘土造房子，不僅可以就地取材，節(jié)省成本，還非常的環(huán)保，屬于可持續(xù)生態(tài)住宅。這里還是以WASP的TECLA棲息地為例，它再次使用其模塊化Crane WASP 3D打印機(jī)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐耐寥乐饘哟蛴　?br />

TECLA是3D打印的圓形“循環(huán)”住宅，圖片來自：WASP

據(jù)報道，最大建筑面積為50平方米，可以在幾天內(nèi)建造一座大型建筑。材料由沙子、泥土、粘土和水組成，通過攪拌混合在一起，再加入到粘土3D打印機(jī)中，通過機(jī)械臂控制噴嘴，以擠出的方式構(gòu)建房屋主體，隨后在陽光下干燥和硬化。

事實上，除了以上5種比較常見的3D打印房屋的方法外，來自法國的Yhnova House 3D打印住房使用了一種不一樣的方式。

絕緣3D打印房屋，圖片來自：Bouygues Construction

通過使用BatiPrint 3D的機(jī)械臂3D打印機(jī)，直接打印出平行的絕緣聚氨酯層，然后在中間填充水泥。據(jù)了解，它的建造成本約146萬人民幣，比使用傳統(tǒng)解決方案的相同建筑便宜20%。

3D打印相比傳統(tǒng)建筑技術(shù)節(jié)約人力資源，效率高、成本低，更環(huán)保；相信隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，制造成本將能更低，3D打印經(jīng)濟(jì)型房屋將不再是一句空話。

經(jīng)過30多年的發(fā)展，3D打印技術(shù)日趨完善，尤其是近十年來，3D打印已被應(yīng)用于大型永久性建筑，例如橋梁、避難所、房屋和辦公室。這項革命性技術(shù)具有巨大的市場潛力，在不久的將來甚至可以徹底顛覆傳統(tǒng)的建筑業(yè)。

但是你知道如何3D打印房子嗎？在本文中，我們將探討可以使用的各種技術(shù)、設(shè)備和材料。

3D打印房屋建筑一般分為2種方式，第一種是模塊化打印再拼裝，指的是通過3D打印機(jī)制作獨立的單元，并在工廠中對模塊內(nèi)部進(jìn)行裝修布置，隨后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場，通過吊裝將模塊連接為建筑整體。

另外一種被稱為原位打印，直接用3D打印機(jī)在現(xiàn)場進(jìn)行施工，先在待建房屋的空地上安裝大型建筑3D打印機(jī)，再根據(jù)房屋3D設(shè)計圖紙，一層一層擠出建筑材料進(jìn)行疊加成型，與此同時還能進(jìn)行其他建筑材料的安裝，最終打印整棟的房屋。

以下是使用最多的5種3D打印房屋建筑方式。

混泥土3D打印

這也是目前用于3D打印建筑物最常見的解決方案，材料的結(jié)構(gòu)完整性已經(jīng)得到驗證，國內(nèi)外都有不少的成功案例。這一技術(shù)和常見的FDM 3D打印相同，只是材料從常見的線材換成了混泥土。

機(jī)器一般分為龍門式和機(jī)械臂式，前者是通過框架式導(dǎo)軌架起打印頭移動；在軌道的范圍內(nèi)，通過從噴嘴中擠出混凝土材料實現(xiàn)逐層構(gòu)建結(jié)構(gòu)。例如河南太空灰打印的工廠自用值班房就是采用了這一機(jī)型。

正在打印中的龍門式混泥土3D打印機(jī)，圖片來自：太空灰

3D打印的門衛(wèi)值班室，圖片來自：太空灰

后者是通過改裝傳統(tǒng)的機(jī)械臂做同樣的事情，例如清華大學(xué)徐衛(wèi)國教授團(tuán)隊在河北張家口打印的農(nóng)宅就是所采用的機(jī)械臂3D打印機(jī)。

正在打印中的機(jī)械臂混泥土3D打印機(jī)，圖片來自：徐衛(wèi)國

應(yīng)用混凝土3D打印技術(shù)建造的農(nóng)宅，圖片來自：徐衛(wèi)國

除了以上介紹的2家公司、院校，國內(nèi)還有上海盈創(chuàng)，杭州冠力，三峽大學(xué)等，國外包括美國ICON，丹麥COBOD等。

砂型3D打印

這一技術(shù)往往被用于鑄造行業(yè)，通過粘合劑噴射（3DP）3D打印砂型技術(shù)無需模具可直接打印砂型，制作鑄件產(chǎn)品。但是這一技術(shù)同樣也被用于建筑3D打印，最早是在意大利開發(fā)，在非常細(xì)的層中沉積沙子，每一層再用粘合劑噴射以形成固體。

3D打印砂型建筑的成型過程，圖片來自：Marco Ferreri Design

這個過程比混凝土3D打印更耗費(fèi)人力和時間，但它的優(yōu)勢是更適合在更熱、更干燥的國家使用，例如非洲莫桑比克Kisawa Sanctuary的精美住宅，這些建筑的主體是用砂型成型的，因此白天涼爽，晚上溫暖。

適合非洲酷熱環(huán)境的3D打印砂型建筑物，圖片來自：Kisawa

目前掌握該技術(shù)的國內(nèi)企業(yè)包括寧夏共享集團(tuán)，北京隆源成型，廣東峰華卓立等，但是他們還并未將這一技術(shù)應(yīng)用到3D打印房屋建造。

塑料3D打印

塑料對于一般的3D打印愛好者來說是非常熟悉的，大多數(shù)人會使用PLA、ABS、TPU或PETG來制作自己的模型。如果有一臺大尺寸的3D打印機(jī)，我們同樣可以用它來打印房子，例如來自美國的建筑公司Azure Printed Homes通過使用再生塑料3D打印了一棟房屋。

通過回收塑料3D打印的現(xiàn)代建筑，圖片來自：Azure Printed Homes

據(jù)報道，他們可以在24小時內(nèi)打印一棟房屋，它們主要被部署在后院，作為辦公室或者住宅。其實，關(guān)鍵還在于材料，因為并非所有類型的塑料都適合打印放置在室外并暴露在自然環(huán)境中的建筑物。此前，資源庫有接觸過唯迪尚的MMLA 3D打印戶外高分子合金耗材，這類耗材可能會更適合。

廢料3D打印

前面我們提到了通過可回收的塑料進(jìn)行房屋的建造，但是廢料不僅限于可回收塑料，還包括金屬、紙制品、玻璃纖維和生物廢棄物等。例如，來自意大利的WASP制作Gaia House就使用了稻米廢料，確切的說是25%生土、40%秸稈碎米、25%稻殼和10%硬石灰及水的組合。

通過廢料3D打印的房屋，圖片來自：WASP

目前，國內(nèi)尚未有通過廢料3D打印房屋的案例，但是卻有打印建筑的案例，例如新疆金風(fēng)科技已使用固廢3D打印技術(shù)將退役風(fēng)機(jī)葉片當(dāng)材料制作景觀花壇，實現(xiàn)了葉片回收再利用。

粘土3D打印

粘土房屋是古代常用的一種建筑手法，而現(xiàn)在通過3D打印也能實現(xiàn)粘土造房子，不僅可以就地取材，節(jié)省成本，還非常的環(huán)保，屬于可持續(xù)生態(tài)住宅。這里還是以WASP的TECLA棲息地為例，它再次使用其模塊化Crane WASP 3D打印機(jī)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐耐寥乐饘哟蛴　?br />

TECLA是3D打印的圓形“循環(huán)”住宅，圖片來自：WASP

據(jù)報道，最大建筑面積為50平方米，可以在幾天內(nèi)建造一座大型建筑。材料由沙子、泥土、粘土和水組成，通過攪拌混合在一起，再加入到粘土3D打印機(jī)中，通過機(jī)械臂控制噴嘴，以擠出的方式構(gòu)建房屋主體，隨后在陽光下干燥和硬化。

事實上，除了以上5種比較常見的3D打印房屋的方法外，來自法國的Yhnova House 3D打印住房使用了一種不一樣的方式。

絕緣3D打印房屋，圖片來自：Bouygues Construction

通過使用BatiPrint 3D的機(jī)械臂3D打印機(jī)，直接打印出平行的絕緣聚氨酯層，然后在中間填充水泥。據(jù)了解，它的建造成本約146萬人民幣，比使用傳統(tǒng)解決方案的相同建筑便宜20%。

3D打印相比傳統(tǒng)建筑技術(shù)節(jié)約人力資源，效率高、成本低，更環(huán)保；相信隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，制造成本將能更低，3D打印經(jīng)濟(jì)型房屋將不再是一句空話。

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