幾年前，用打印機(jī)打出一棟房子，還只是存在于人們腦海中的“概念”。然而，日前，一部高6.6米、寬10米、長150米的打印機(jī)、一種特殊的“油墨”、一臺電腦、一個按鍵，真的輕輕松松打印出了一棟棟真實的可以居住的房子。
技術(shù)解析

“打印”材料是啥？
以高標(biāo)號水泥與玻璃纖維為主

         之前，俄羅斯曾發(fā)布過3D打印建筑，但他們的原理是打印一個個像樂高積木一樣的配件，然后通過組裝做成建筑的墻體，沒有打印完整的建筑；荷蘭打印了一個景觀建筑叫“莫比烏斯環(huán)”是通過用沙子和黏合劑的方式來打印出若干個模塊進(jìn)行組裝。目前，所有的3D打印建筑或者建筑模型，都是利用沙子和黏合劑的方式來打印，打印出來的建筑在強(qiáng)度和耐久性上是否經(jīng)得起考驗還是一個未知數(shù)，并且都沒有打印出完整的建筑。那么，出現(xiàn)在上海的這臺超級3D打印機(jī)，又是憑什么來“整棟打印房屋”的呢？
這臺3D超級打印機(jī)的發(fā)明人、上海盈創(chuàng)裝飾集團(tuán)有限公司董事長馬義和透露，能夠打印出房子，最關(guān)鍵還是在油墨，也是其“核心武器”：“打印建筑的油墨是以高標(biāo)號水泥與玻璃纖維為主，依靠自主研發(fā)的打印機(jī)設(shè)備連續(xù)線性擠出式打印而成?！?

怎樣進(jìn)行“打印”？

從底部開始，逐層往上澆筑；

有了特殊的打印材料，下一步就要開始“打印”房屋了。此前，本報曾多次報道過3D打印機(jī)的工作原理：與切削原材料的傳統(tǒng)減材制造方法相反，其屬于逐層增材制造物件。而這個原理對這臺超級3D打印機(jī)也同樣適用。
馬義和介紹說，打印建筑的流程是連續(xù)的：首先，噴嘴將“墨水”黏結(jié)劑澆灑到數(shù)據(jù)對應(yīng)的那些區(qū)域，澆到“墨水”的地方，沙石材料會在24小時內(nèi)完成固化。“整個打印都是從底部開始，逐層往上，每次升高5至10毫米。 ”
根據(jù)展示的現(xiàn)場打印時拍攝的視頻片段：一只巨大的噴頭，像奶油裱花一樣源源不斷噴出灰色的油墨，油墨呈“Z”字形排列，層層疊加，很快便砌起了一面高墻。之后，墻與墻之間還可以像搭積木一樣壘起來，再用鋼筋水泥進(jìn)行二次“打印”灌筑，連成一體。
馬義和透露說，整個打印過程，只需要一張圖紙、一臺電腦、就地取材制造的“油墨”足矣。
超級3D打印機(jī)有多大？
占地約有一個籃球場大
馬義和表示，這臺3D打印機(jī)，其研究了整整12年。前幾年對它完成了設(shè)計研發(fā)，然后全球定制零部件，最終在蘇州工廠組裝而成。這次現(xiàn)身青浦的3D打印房屋就是在蘇州打印好后搬運(yùn)到上海的?！耙阅壳暗募夹g(shù)，三層以下的房子，可以直接整棟打?。怀^三層以上的房子，則一般先在工廠打印構(gòu)件，再運(yùn)到現(xiàn)場進(jìn)行拼接。”
試想，能夠打印整棟房子，這打印機(jī)本身該是多么的巨大？據(jù)悉，這臺超級打印機(jī)是企業(yè)的最高商業(yè)機(jī)密，外人都無緣一見。不過，馬義和透露說，這臺機(jī)器呈長方形，高6.6米，寬10米，完全拉開足有150米長。另據(jù)有幸見到這臺巨型打印機(jī)視頻的人士透露，這臺“巨無霸”型打印機(jī)，其底面占地面積足有一個籃球場那么大，高度足有三層樓高。

打出來的房子結(jié)實嗎？
比傳統(tǒng)建筑更輕更堅固

         說起來，房子歸根結(jié)底還是讓人住的。按照我國的現(xiàn)狀，一般住宅產(chǎn)權(quán)是70年，房屋的安全性至關(guān)重要。那么，3D打印出來的房子能不能夠達(dá)到傳統(tǒng)建筑方法的技術(shù)指標(biāo)？
馬義和介紹說，前面也提到，能夠打印出房子，最關(guān)鍵還是在油墨，經(jīng)過特殊玻璃纖強(qiáng)化處理的混凝土材料，其強(qiáng)度和使用年限大大高于鋼筋混凝土。另外，為使部件的重量相對較輕，房屋采用了空心墻體。電腦制作的3D模型為此提供樣板，操作人員可以預(yù)留門窗等部件的位置，水電等管線可以在空心墻體中自由布置。
空心墻體的優(yōu)勢在于，不但大大減輕了建筑本身的重量，建筑商還可以在其空空的“腹中”填充保溫材料，讓墻體成為整體的自保溫墻體；通過不同需求，可任意設(shè)計墻體結(jié)構(gòu)，預(yù)留“梁”與“柱”澆筑的空間，一次性解決墻體的承重結(jié)構(gòu)問題?！?D打印出來的建筑，比傳統(tǒng)建筑要輕50%，自然也更加牢固。 ”

比傳統(tǒng)建筑節(jié)省多少？
節(jié)約建材一半以上節(jié)約人工70%-80%

        和傳統(tǒng)的建筑相比，3D打印的一大優(yōu)勢在于：又快又省錢?！巴瑯邮墙ㄔO(shè)兩層高的建筑，傳統(tǒng)方法要用一個多月的時間，而3D打印幾個小時就能開發(fā)完成。”根據(jù)馬義和的測算，這種打印速度比傳統(tǒng)的建筑方式可節(jié)約工期60%-70%、節(jié)約建筑材料50%-60%、節(jié)約人工70%-80%。
既然3D打印的房屋，需采用更高標(biāo)準(zhǔn)的建筑材料，那么會不會導(dǎo)致建筑成本的增加呢？對此，馬義和解釋說，特殊的材料制成成本勢必會比傳統(tǒng)建筑材料成本要高，但因為用量少，所以整體成本不會更高。
打印工具
3D超級打印機(jī)、一張圖紙、一臺電腦、就地取材制造的“油墨”。
神秘打印機(jī)
呈長方形，高6.6米，寬10米，完全拉開足有150米長。
打印建筑的油墨是以高標(biāo)號水泥與玻璃纖維為主方便面式外表紋理，也能打印出波浪形肌理、平滑表面等各種外立面造型房屋采用了空心墻體，重量較輕可以在空心墻體中填充保溫材料，讓墻體成為整體的自保溫墻體可任意設(shè)計墻體結(jié)構(gòu)，預(yù)留“梁”與“柱”澆筑的空間，一次性解決墻體的承重結(jié)構(gòu)問題可以預(yù)留門窗等部件的位置，水電等管線可以在空心墻體中自由布置
比較
同樣是建設(shè)兩層高的建筑
傳統(tǒng)方法要用一個多月的時間而3D打印幾個小時就能開發(fā)完成這種打印速度比傳統(tǒng)的建筑方式可節(jié)約工期60%-70%、節(jié)約建筑材料50%-60%、節(jié)約人工70%-80%
可以打印各種房型；目前這臺超級3D打印機(jī)，不但能打印簡單的標(biāo)準(zhǔn)建筑，還能打印出各種房型，也能打印出比如波浪形肌理、平滑表面等各種外立面造型的房屋，讓建筑的藝術(shù)性通過3D打印技術(shù)一次性實現(xiàn)。

不適合遠(yuǎn)距離運(yùn)輸
當(dāng)然，有優(yōu)勢也有劣勢。馬義和坦言，目前的不足在于，房子的建材不適合遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。“我們有一個計劃，就是在全國間隔300公里的范圍內(nèi)建廠，預(yù)計將建100個工廠。就地取材，就地制造，就地銷售?！?br /> 最大亮點
對建筑垃圾進(jìn)行再利用
節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境
隨著工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加速，建筑業(yè)也同時快速發(fā)展，相伴而產(chǎn)生的建筑垃圾日益增多，中國建筑垃圾的數(shù)量已占到城市垃圾總量的1/3以上。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2011年，中國城市固體生活垃圾存量已達(dá)70億噸，可推算建筑垃圾總量為21億至28億噸，每年新產(chǎn)生建筑垃圾超過3億噸。如采取簡單的堆放方式處理，以500-600噸/萬平方米的標(biāo)準(zhǔn)推算，到2020年，我國還將新增建筑面積約300億平方米，這也就說明每年新增建筑垃圾的處理都將占1.5億至2億平方米用地。
馬義和表示，3D打印建筑的“油墨”的另一個核心就是建筑垃圾的再利用，包括工業(yè)垃圾、尾礦。“將城市所有建筑垃圾經(jīng)過處理回收到建筑中去，使建筑更加環(huán)保、節(jié)能、耐久?！?/p>

理性思考
3D打印房屋未來道路還很長
主材料在一些國家禁止建筑大量使用
不過，對于如此大手筆的規(guī)劃，也有人表示了擔(dān)憂。日前，同濟(jì)大學(xué)建筑系教授來增祥表示，3D打印在建筑新材料開拓和建筑工藝上的創(chuàng)新探索值得稱贊，不過3D打印房屋要真正普及，恐怕還需斟酌。比如該3D打印的“油墨”的構(gòu)成主要是高標(biāo)號水泥和玻璃纖維。而據(jù)他所知，某些國家禁止建筑大量使用玻璃纖維，因為玻璃纖維會影響人體呼吸系統(tǒng)。高強(qiáng)度水泥未來的回收也有困難，目前我國高層住宅普遍使用的是鋼筋混凝土或全鋼結(jié)構(gòu)，其中鋼鐵可以回收，因此傳統(tǒng)建筑材料在未來的一段時期內(nèi)依舊有很大優(yōu)勢。
此外，建筑不僅光有外在的形態(tài)，特別是人居住宅，更需要對內(nèi)部結(jié)構(gòu)、綜合強(qiáng)度、剛度、防火性、使用年限等多方面進(jìn)行綜合考量。而“油墨”的承載力強(qiáng)度、耐久性等各項指標(biāo)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，還有待相關(guān)部門的權(quán)威檢測和認(rèn)證。

幾年前，用打印機(jī)打出一棟房子，還只是存在于人們腦海中的“概念”。然而，日前，一部高6.6米、寬10米、長150米的打印機(jī)、一種特殊的“油墨”、一臺電腦、一個按鍵，真的輕輕松松打印出了一棟棟真實的可以居住的房子。
技術(shù)解析

“打印”材料是啥？
以高標(biāo)號水泥與玻璃纖維為主

         之前，俄羅斯曾發(fā)布過3D打印建筑，但他們的原理是打印一個個像樂高積木一樣的配件，然后通過組裝做成建筑的墻體，沒有打印完整的建筑；荷蘭打印了一個景觀建筑叫“莫比烏斯環(huán)”是通過用沙子和黏合劑的方式來打印出若干個模塊進(jìn)行組裝。目前，所有的3D打印建筑或者建筑模型，都是利用沙子和黏合劑的方式來打印，打印出來的建筑在強(qiáng)度和耐久性上是否經(jīng)得起考驗還是一個未知數(shù)，并且都沒有打印出完整的建筑。那么，出現(xiàn)在上海的這臺超級3D打印機(jī)，又是憑什么來“整棟打印房屋”的呢？
這臺3D超級打印機(jī)的發(fā)明人、上海盈創(chuàng)裝飾集團(tuán)有限公司董事長馬義和透露，能夠打印出房子，最關(guān)鍵還是在油墨，也是其“核心武器”：“打印建筑的油墨是以高標(biāo)號水泥與玻璃纖維為主，依靠自主研發(fā)的打印機(jī)設(shè)備連續(xù)線性擠出式打印而成?！?

怎樣進(jìn)行“打印”？

從底部開始，逐層往上澆筑；

有了特殊的打印材料，下一步就要開始“打印”房屋了。此前，本報曾多次報道過3D打印機(jī)的工作原理：與切削原材料的傳統(tǒng)減材制造方法相反，其屬于逐層增材制造物件。而這個原理對這臺超級3D打印機(jī)也同樣適用。
馬義和介紹說，打印建筑的流程是連續(xù)的：首先，噴嘴將“墨水”黏結(jié)劑澆灑到數(shù)據(jù)對應(yīng)的那些區(qū)域，澆到“墨水”的地方，沙石材料會在24小時內(nèi)完成固化。“整個打印都是從底部開始，逐層往上，每次升高5至10毫米。 ”
根據(jù)展示的現(xiàn)場打印時拍攝的視頻片段：一只巨大的噴頭，像奶油裱花一樣源源不斷噴出灰色的油墨，油墨呈“Z”字形排列，層層疊加，很快便砌起了一面高墻。之后，墻與墻之間還可以像搭積木一樣壘起來，再用鋼筋水泥進(jìn)行二次“打印”灌筑，連成一體。
馬義和透露說，整個打印過程，只需要一張圖紙、一臺電腦、就地取材制造的“油墨”足矣。
超級3D打印機(jī)有多大？
占地約有一個籃球場大
馬義和表示，這臺3D打印機(jī)，其研究了整整12年。前幾年對它完成了設(shè)計研發(fā)，然后全球定制零部件，最終在蘇州工廠組裝而成。這次現(xiàn)身青浦的3D打印房屋就是在蘇州打印好后搬運(yùn)到上海的?！耙阅壳暗募夹g(shù)，三層以下的房子，可以直接整棟打?。怀^三層以上的房子，則一般先在工廠打印構(gòu)件，再運(yùn)到現(xiàn)場進(jìn)行拼接。”
試想，能夠打印整棟房子，這打印機(jī)本身該是多么的巨大？據(jù)悉，這臺超級打印機(jī)是企業(yè)的最高商業(yè)機(jī)密，外人都無緣一見。不過，馬義和透露說，這臺機(jī)器呈長方形，高6.6米，寬10米，完全拉開足有150米長。另據(jù)有幸見到這臺巨型打印機(jī)視頻的人士透露，這臺“巨無霸”型打印機(jī)，其底面占地面積足有一個籃球場那么大，高度足有三層樓高。

打出來的房子結(jié)實嗎？
比傳統(tǒng)建筑更輕更堅固

         說起來，房子歸根結(jié)底還是讓人住的。按照我國的現(xiàn)狀，一般住宅產(chǎn)權(quán)是70年，房屋的安全性至關(guān)重要。那么，3D打印出來的房子能不能夠達(dá)到傳統(tǒng)建筑方法的技術(shù)指標(biāo)？
馬義和介紹說，前面也提到，能夠打印出房子，最關(guān)鍵還是在油墨，經(jīng)過特殊玻璃纖強(qiáng)化處理的混凝土材料，其強(qiáng)度和使用年限大大高于鋼筋混凝土。另外，為使部件的重量相對較輕，房屋采用了空心墻體。電腦制作的3D模型為此提供樣板，操作人員可以預(yù)留門窗等部件的位置，水電等管線可以在空心墻體中自由布置。
空心墻體的優(yōu)勢在于，不但大大減輕了建筑本身的重量，建筑商還可以在其空空的“腹中”填充保溫材料，讓墻體成為整體的自保溫墻體；通過不同需求，可任意設(shè)計墻體結(jié)構(gòu)，預(yù)留“梁”與“柱”澆筑的空間，一次性解決墻體的承重結(jié)構(gòu)問題?！?D打印出來的建筑，比傳統(tǒng)建筑要輕50%，自然也更加牢固。 ”

比傳統(tǒng)建筑節(jié)省多少？
節(jié)約建材一半以上節(jié)約人工70%-80%

        和傳統(tǒng)的建筑相比，3D打印的一大優(yōu)勢在于：又快又省錢?！巴瑯邮墙ㄔO(shè)兩層高的建筑，傳統(tǒng)方法要用一個多月的時間，而3D打印幾個小時就能開發(fā)完成。”根據(jù)馬義和的測算，這種打印速度比傳統(tǒng)的建筑方式可節(jié)約工期60%-70%、節(jié)約建筑材料50%-60%、節(jié)約人工70%-80%。
既然3D打印的房屋，需采用更高標(biāo)準(zhǔn)的建筑材料，那么會不會導(dǎo)致建筑成本的增加呢？對此，馬義和解釋說，特殊的材料制成成本勢必會比傳統(tǒng)建筑材料成本要高，但因為用量少，所以整體成本不會更高。
打印工具
3D超級打印機(jī)、一張圖紙、一臺電腦、就地取材制造的“油墨”。
神秘打印機(jī)
呈長方形，高6.6米，寬10米，完全拉開足有150米長。
打印建筑的油墨是以高標(biāo)號水泥與玻璃纖維為主方便面式外表紋理，也能打印出波浪形肌理、平滑表面等各種外立面造型房屋采用了空心墻體，重量較輕可以在空心墻體中填充保溫材料，讓墻體成為整體的自保溫墻體可任意設(shè)計墻體結(jié)構(gòu)，預(yù)留“梁”與“柱”澆筑的空間，一次性解決墻體的承重結(jié)構(gòu)問題可以預(yù)留門窗等部件的位置，水電等管線可以在空心墻體中自由布置
比較
同樣是建設(shè)兩層高的建筑
傳統(tǒng)方法要用一個多月的時間而3D打印幾個小時就能開發(fā)完成這種打印速度比傳統(tǒng)的建筑方式可節(jié)約工期60%-70%、節(jié)約建筑材料50%-60%、節(jié)約人工70%-80%
可以打印各種房型；目前這臺超級3D打印機(jī)，不但能打印簡單的標(biāo)準(zhǔn)建筑，還能打印出各種房型，也能打印出比如波浪形肌理、平滑表面等各種外立面造型的房屋，讓建筑的藝術(shù)性通過3D打印技術(shù)一次性實現(xiàn)。

不適合遠(yuǎn)距離運(yùn)輸
當(dāng)然，有優(yōu)勢也有劣勢。馬義和坦言，目前的不足在于，房子的建材不適合遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。“我們有一個計劃，就是在全國間隔300公里的范圍內(nèi)建廠，預(yù)計將建100個工廠。就地取材，就地制造，就地銷售?！?br /> 最大亮點
對建筑垃圾進(jìn)行再利用
節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境
隨著工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加速，建筑業(yè)也同時快速發(fā)展，相伴而產(chǎn)生的建筑垃圾日益增多，中國建筑垃圾的數(shù)量已占到城市垃圾總量的1/3以上。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2011年，中國城市固體生活垃圾存量已達(dá)70億噸，可推算建筑垃圾總量為21億至28億噸，每年新產(chǎn)生建筑垃圾超過3億噸。如采取簡單的堆放方式處理，以500-600噸/萬平方米的標(biāo)準(zhǔn)推算，到2020年，我國還將新增建筑面積約300億平方米，這也就說明每年新增建筑垃圾的處理都將占1.5億至2億平方米用地。
馬義和表示，3D打印建筑的“油墨”的另一個核心就是建筑垃圾的再利用，包括工業(yè)垃圾、尾礦。“將城市所有建筑垃圾經(jīng)過處理回收到建筑中去，使建筑更加環(huán)保、節(jié)能、耐久?！?/p>

理性思考
3D打印房屋未來道路還很長
主材料在一些國家禁止建筑大量使用
不過，對于如此大手筆的規(guī)劃，也有人表示了擔(dān)憂。日前，同濟(jì)大學(xué)建筑系教授來增祥表示，3D打印在建筑新材料開拓和建筑工藝上的創(chuàng)新探索值得稱贊，不過3D打印房屋要真正普及，恐怕還需斟酌。比如該3D打印的“油墨”的構(gòu)成主要是高標(biāo)號水泥和玻璃纖維。而據(jù)他所知，某些國家禁止建筑大量使用玻璃纖維，因為玻璃纖維會影響人體呼吸系統(tǒng)。高強(qiáng)度水泥未來的回收也有困難，目前我國高層住宅普遍使用的是鋼筋混凝土或全鋼結(jié)構(gòu)，其中鋼鐵可以回收，因此傳統(tǒng)建筑材料在未來的一段時期內(nèi)依舊有很大優(yōu)勢。
此外，建筑不僅光有外在的形態(tài)，特別是人居住宅，更需要對內(nèi)部結(jié)構(gòu)、綜合強(qiáng)度、剛度、防火性、使用年限等多方面進(jìn)行綜合考量。而“油墨”的承載力強(qiáng)度、耐久性等各項指標(biāo)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，還有待相關(guān)部門的權(quán)威檢測和認(rèn)證。