當3D打印走進農村,代替農民工去建房子,這件事有意思。
11月14日,在湖北黃石臨空經濟區(qū)·還地橋鎮(zhèn)黃崗村的國家級新農房試點項目建設現場,混凝土源源不斷地從一臺懸臂式建筑3D打印機器人的噴嘴里擠出來,通過打印路徑的層層疊加,計算機中的房子模型被原位打印成現實的房屋。
該項目由中建三局云家科技公司、杭州冠力智能科技有限公司、山東基石增材環(huán)??萍加邢薰炯罢憬髮W智能建造團隊聯合共創(chuàng)。現場使用的是一臺懸臂式原位建筑3D打印機器人,有效打印范圍可達22m*7m*4m,使用的材料是混砂漿。
“房子這么大,怎么打?。堪踩€(wěn)固嗎?能住人嗎?”村民們在現場看到3D打印的房屋時產生了疑慮。答案是完全不用擔心,因為在河北張家口下花園武家莊村已經有一座示范性的3D打印民宅。
2021年10月,清華大學建筑學院徐衛(wèi)國教授團隊使用3臺機器臂3D打印混凝土機器,在短短160個小時內完成了農房主體結構的打印。最終的房屋采用了拱形房頂和灰色墻體,總面積為106平方米,包括2室一廳一廚一衛(wèi),建造成本僅需20多萬。該房屋后來被評為“河北省十佳百優(yōu)美麗家園”,吸引了大量游客前來打卡。
在農村使用3D打印技術建造房屋,這事情靠譜嗎?在資源庫來看,這將會成為一種常態(tài),只是時間問題。
新技術,新農村,新思路。
3D打印,如何做房子?
與傳統(tǒng)的建筑施工方式不同,3D打印房屋建筑通常采用兩種方式。第一種是模塊化打印再拼裝,即在工廠使用3D打印機事先制作獨立的單元,然后對這些模塊進行內部裝修布置。最終,將這些模塊運輸到現場,并通過吊裝將它們連接成建筑的整體。
另一種方式被稱為原位打印,即直接在建筑現場使用3D打印機進行施工。首先,在待建房屋的空地上安裝大型建筑3D打印機,然后根據房屋的3D設計圖紙,逐層擠出建筑材料進行疊加成型。與此同時,還可以進行其他建筑材料的安裝,最終完成整棟房屋的打印。
目前,如上文所描述的,農村3D打印房屋主要是以混泥土為材料的原位打印為主,但是使用的機器有所不同:黃岡村采用的是懸臂式,而武家莊村的建筑3D打印機采用的機械臂式。
為什么,需要用3D打???
隨著時間的推移,我們必須承認傳統(tǒng)的建筑施工方式,終將被智能建造方式所取代,這也是土木工程行業(yè)發(fā)展的必然趨勢,而建筑3D打印技術是智能建造的代表。
事實上,傳統(tǒng)土木工程行業(yè)面臨著一系列亟待解決的問題,包括工業(yè)化水平低、資源消耗大、建造方式粗放、模板用量大、周轉時間長等。同時,還存在一個非常嚴峻的問題,即從業(yè)人員老齡化嚴重,而年輕人又很少愿意投身該行業(yè),這將導致勞動力短缺,用工成本顯著提升。
而3D打印的優(yōu)勢卻非常明顯,通過機器施工,用工很少,而且工作效率高,施工過程更加環(huán)保。該技術在高度自動化的設備基礎上,取代了先前低工效、低自由度的建筑建造方式。2023年中央一號文件對扎實推進宜居宜業(yè)和美鄉(xiāng)村建設作出了重點部署,旨在讓農民就地能夠過上現代文明生活。而3D打印能夠滿足新農房建造的可持續(xù)發(fā)展,符合國家新型農村建設的發(fā)展理念。
3D打印房屋,有哪些案例?
從國內來看,除了上文提到的中建三局外,中建二局和上海建工等國企也已經有了相關的3D打印建筑案例。
2019年10月,中建二局華南公司在廣東河源市龍川縣原位3D打印了一棟雙層建筑,7.2米高、占地230平方米,打印完成凈用時不到60小時。作為國內首家建筑3D打印展館,設置有“3D打印展廳、勞模和工匠人才創(chuàng)新工作室、先鋒驛站、辦公區(qū)”四大區(qū)。
2022年9月,上海建工牽頭打造了國內首個真正意義上可居住、可交付使用的3D打印兩層建筑,該項目建筑使用面積52.8平方米,高度6米,上下兩層,打印整體用時約50小時。這座兩層建筑,最終將作為南京市六合區(qū)靈巖社區(qū)衛(wèi)生服務中心的院史展覽館投入使用。
此外,不少的民營企業(yè)更是這些項目的主力軍,包括上海盈創(chuàng),杭州冠力,河南太空灰,北京空間智筑,武漢曉楠等3D打印公司,經過多年的技術沉淀,已經有非常成熟的解決方案。
國外建筑3D打印的領軍企業(yè)包括丹麥的COBOD,美國的ICON,前者在全球共有130座3D打印建筑,后者正在德克薩斯州建造一個由100套3D打印房屋組成的社區(qū)。
最終,想要在建筑領域更大規(guī)模地利用3D打印技術,還需要建立行業(yè)標準。據了解,已經實施的建筑3D打印標準包括CECS的《混凝土3D打印技術規(guī)程》,CEPA的《3D打印混凝土基本力學性能試驗方法》和《3D打印混凝土拌合物性能試驗方法》。此外,《3D打印混凝土農村住房建設技術規(guī)程》、《建筑3D打印材料通用技術規(guī)程》等近十項相關標準正在編制中。
建筑3D打印,或許不久的將來會在農村興起;當人力成本高于3D打印時,你將對家門口擺放的3D打印機習以為常。
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