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北京日报

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  • 发布时间:2020-02-18
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【概要描述】近日,通州区宋庄镇富豪工业区里一栋占地400余平米的别墅吸引了国内外众多媒体的目光,与普通别墅不同的是,这栋别墅是通过3D打印技术整体打印而成,工期仅45天。这也是世界上第一个3D整体打印的别墅。

北京日报

【概要描述】近日,通州区宋庄镇富豪工业区里一栋占地400余平米的别墅吸引了国内外众多媒体的目光,与普通别墅不同的是,这栋别墅是通过3D打印技术整体打印而成,工期仅45天。这也是世界上第一个3D整体打印的别墅。

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  首栋3D整体打印别墅亮相通州 住宅或将实现“私人定制”

  近日,通州区宋庄镇富豪工业区里一栋占地400余平米的别墅吸引了国内外众多媒体的目光,与普通别墅不同的是,这栋别墅是通过3D打印技术整体打印而成,工期仅45天。这也是世界上第一个3D整体打印的别墅。

  现场整体打印 可抗8级地震

  说到3D打印,大家并不陌生。大到航空航天、汽车零部件、医学医疗,小到日常生活用品、食物、服饰,3D打印技术在各个领域均得到了广泛应用。而通州区的这座别墅之所以与众不同,就在“整体”这两个字上。以往,国内外的3D打印建筑都是提前打印出房屋的部分结构再进行组装,但是通州的这栋别墅,则是打印机在施工现场整体打印而成,四面的墙体都是通过3D打印机直接打印,无需组装。

  这座400平方米的别墅就坐落建造方北京华商腾达工贸有限公司的厂房旁边,不同于传统建筑中四四方方的外观,这座别墅看起来更有西方城堡的风格。装有玻璃大门的正面部分是四方形,两边分别连接一个近似圆柱体的建筑,使得建筑两侧的墙面形成了一个圆润的弧度。三座锥形的房顶被装饰成了墨绿色,外墙整体呈现深灰色,还有杏黄色的木质装饰和棕色的门窗。与传统建筑的墙体不同的是,这栋3D打印别墅的墙体呈现出年轮蛋糕般的螺纹结构。建造方负责人吴建平告诉笔者,无论是小型的3D打印机还是这样的“超级打印机”,打印时都是分层打印,将材料一层一层堆叠,所以外表看起来会有一圈一圈的螺纹,这就是堆叠打印的结果。

  据吴建平介绍,这座别墅占地面积200余平方米,长和宽都为15米左右,共有2层,每层6个房间,使用面积200平方米,上下两层结构相同,整栋建筑的使用面积约400平方米。据了解,建造这座别墅所使用的材料是钢筋和混凝土,并且严格按照建筑行业的限行法律规定进行设计建造,抗震级别达到八级以上。吴建平表示,按照法律规定的原材料数据进行推算,要建造一座相同面积且可抗八级地震的两层建筑,一般使用5吨钢筋足够了,但是这座别墅使用了20吨钢筋,且使用了用于一般桥梁建筑的C30标号的混凝土,墙体厚度24厘米,十分坚固,可抵抗八级地震。

  吴建平告诉笔者,这栋别墅是公司试验3D打印设备的试验品,不会对外出售,一层将用作“样板间”进行展示,二层则将用作员工的办公用房。

  45天建造完成 可节省8成人工成本

  这样一座400平米可供人居住的房子仅用45天就打印完成了,能在这么短的时间内打印出这样一个“大家伙”的打印机到底什么样子呢?

  这台打印机由两条轨道、两个支架和一个可以移动的大型喷头组成。要打印一栋建筑,总共需要4个步骤。第一个步骤是电子配料,第二步将配好的原材料进行搅拌,调配混凝土的含水量,第三步是输送,把搅拌好的材料输送到打印机内,最后一步就可以进行打印了。将预制好的钢筋结构固定好,打印机的两条轨道分别放置在钢筋架构的两侧,框住整个建筑的大体范围,再把前期设计好的建筑图纸数据输入到打印机的数控系统内,系统就操控打印喷头按照墙体的走向在钢筋上浇筑混凝土。

  据了解,这台打印机每层可打的高度是10厘米,每打一层不光是打印别墅四周的墙体,同时会把分隔每个房间的墙体也一并打出,在需要预留窗户的位置,系统还会自动停止喷出混凝土,待绕过窗户的位置再继续自动浇筑。像这座别墅这样15米见方的房子,每打一层大概需要半个小时。吴建平告诉笔者,打印这样一座别墅,最大的难题在于怎样克服混凝土无法迅速凝固的问题。混凝土搅拌好后因为含水所以是湿的,如果无法迅速凝固,墙体就无法成型。经过吴建平和团队的不断研究,这台3D打印机在打印墙体时可以做到喷出的混凝土在3至5分钟内就凝固成型,“人踩在上边都没关系!”

  吴建平说,如果用传统的建筑方法建造一栋等面积的二层建筑大概需要3个月到半年的时间,而人工成本大概要占建筑总费用的一半左右。但是3D打印技术直接浇筑成型,取消了模板工序,大大降低工程造价,且机械施工能减少80%至90%的人工成本,加快施工速度,缩短施工工期。

  未来或可实现房屋的“私人定制”

  笔者了解到,这座别墅已经不是吴建平和团队第一次现场整体打印房屋建筑了,早在2014年,吴建平团队就曾经尝试利用3D打印技术现场整体打印了一栋7.5米长、5米宽、2.2米高的小型建筑,只不过那栋建筑使用的原料是沙子和水泥混合而成的沙浆,抗震级别低,不坚固。但有了第一次整体打印的成功经验,吴建平率领团队再接再厉,终于完成了安全级别更高的钢筋混凝土建筑打印。

  作为一位在建筑机械设备制造行业有40年从业经历的“老资格”,吴建平一直十分关注3D打印技术。2014年,吴建平在网络上偶然看到一些关于3D打印建筑的消息,他下定决心,要结合自身专业知识,研究出实现3D整体打印建筑的技术。在他看来,3D打印可以大大提高生产力,节省生产成本,未来希望能将这项技术推广进入社会,提高建筑领域的整体水平。“建筑结构越复杂,3D打印技术的优势就越明显,任何形状的建筑只要有图纸都可以用电脑操作打印出来,随心所欲地打印出你想要的样子,以后造房子也能来个‘私人订制’!”

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