随着3D打（dǎ）印建筑技（jì）术的不断发展（zhǎn），其对整个建筑行业的影响在不（bú）断加深。日前（qián），“世界首例原位3D打印双层示范建筑”在（zài）广东成功完成主体结构，意味着我国（guó）建筑3D打（dǎ）印技（jì）术在某些应用方面已经超越（yuè）国外同行，未来有望深入改变我们的（de）生活。

两（liǎng）层（céng）小楼（lóu），7.2米（mǐ）高，一层（céng）层叠（dié）起的墙体，颜色灰突（tū）突的。在一栋栋摩天大厦拔地而起、众多地（dì）标性建筑彰显特色的今（jīn）天，这样（yàng）一栋小楼，显（xiǎn）得很平常。

但是，如果这栋小楼是“3D打印”出（chū）来的呢（ne）？

    “世界首例原（yuán）位3D打印双层（céng）示（shì）范建筑”效（xiào）果图。（图片由（yóu）中建二局华南（nán）公司提供）

这（zhè）栋小楼不寻常 

11月17日，中（zhōng）建（jiàn）二局广（guǎng）东建（jiàn）设基地（dì）。一个（gè）高大的金属框架立在地面，喷吐混凝土（tǔ）材料的（de）“打（dǎ）印头”悬挂其上，可（kě）以实现（xiàn）XYZ轴3个方向上的自由移（yí）动。此（cǐ）时，连续“喷（pēn）墨”几十个小时的建筑3D打印机已经完成了工作——这栋其貌不扬的小楼（lóu）就（jiù）是它的作品。

小楼有个响当当的名号——“世界首例原位3D打印双（shuāng）层示（shì）范建筑”。其特殊性在于，它是一（yī）栋“原（yuán）位（wèi）3D打印（yìn）”出来的（de）建筑，是一栋不（bú）用拼装、在现场直接（jiē）将（jiāng）主体打印成形的建筑，也是一栋（dòng）首次运（yùn）用这（zhè）项技术并成功完成的（de）双层建筑。同时，这也（yě）意味着我国建（jiàn）筑3D打印（yìn）技术与国际同（tóng）步发（fā）展（zhǎn），甚至在某些应用（yòng）方面已经超越国（guó）外同行（háng）。从这（zhè）个角度看，这（zhè）栋小楼不寻（xún）常。

3D打（dǎ）印技术诞生于上世纪90年代中期（qī）。一般认为，这是一种以数字模型文件为（wéi）基础，运用粉末（mò）状金属或（huò）塑料（liào）等可黏（nián）合材料，通过逐层（céng）打印的方（fāng）式来构造物体的技（jì）术，在航空航天、医疗产业等（děng）领域（yù）都有应用（yòng），而应用在建（jiàn）筑方面还很少见。

中国建筑（zhù）技术（shù）中心材料工程研究所所长助理霍亮（liàng）介绍（shào）：“3D打印建筑的（de）基本（běn）原理（lǐ）与（yǔ）一般打印机一样，要（yào）有打印机体、喷头、油（yóu）墨、纸张。”如（rú）果把建筑四（sì）周搭（dā）建的金属（shǔ）框架（jià）视作（zuò）打印机的（de）机体，那么喷吐混凝土的“打印头”就相当于打印机的喷头。建筑打印用的“油墨（mò）”可不是普通的混凝土（tǔ），而是为打印（yìn）施工（gōng）特（tè）殊配制的打印材料。当然，“纸张”也十分重（chóng）要（yào）。在施工前，工人在地（dì）下预埋钢筋，这就（jiù）相当于“纸张”了。打印头通过（guò）一圈一圈连续喷吐宽5厘（lí）米、厚（hòu）2.5厘米的打印材料，经过层层堆积建造墙面，不到30个小时就能打印完占（zhàn）地（dì）面积约120平方（fāng）米的一（yī）层楼墙面。而（ér）且在打印过程中，随着墙体不断升高，还需要（yào）按照（zhào）图纸加装钢筋，使“纸张”实现（xiàn）动态延（yán）伸。

“工人可以趁着（zhe）混凝土砂（shā）浆尚（shàng）未凝固时在墙体底部开洞，为墙（qiáng）体（tǐ）内的钢筋笼与（yǔ）地基中的钢筋焊接预留出空（kōng）间。”中建二局广东（dōng）建（jiàn）设基（jī）地有（yǒu）限公司科技部（bù）副经理黄云补（bǔ）充说，“手感像是切蛋糕，操作起来相（xiàng）当（dāng）方便”。

3D打印墙体特写照片。（图片由（yóu）中建二（èr）局华南公司（sī）提供）

打印技术不寻常 

且不说现场（chǎng）观感，从技术层（céng）面描述建（jiàn）筑的“打（dǎ）印（yìn）”过程也（yě）不复杂：先是（shì）通过计算机软件完成模型分割（gē）；接着将三维（wéi）图形信息转化成打印（yìn）路径（jìng），同时（shí）计算出打印速度；然后输送泵将（jiāng）打印（yìn）材料送（sòng）至打印头，打印头再按照设定程（chéng）序进行（háng）三维走位（wèi），建筑构件就被“打印（yìn）”出来了。此次打印（yìn）完成占地面积约（yuē）120平（píng）方（fāng）米的（de）一楼（lóu）墙面，用时不到30个小时。

然而，新技术简单（dān）易（yì）行（háng）的背后是科技力量的强大支（zhī）撑。

一是打印材料不寻常（cháng）。宽5厘米、厚（hòu）2.5厘米的混（hún）凝土（tǔ）材（cái）料一层覆（fù）盖一层（céng），如果（guǒ）下层混（hún）凝土凝（níng）结慢，强度不够（gòu），就（jiù）无法支撑上层材料的重量，有（yǒu）可能（néng）导致墙（qiáng）面变形甚至垮塌；如果凝结（jié）得太快（kuài），每一层材料与上层材（cái）料的有效黏合（hé）又难以实（shí）现。如何让混凝土满足3D打印（yìn）建筑的（de）需求，本身就是个（gè）难题。“我们（men）通过（guò）反复试验，在普通混凝土中（zhōng）添加了外加剂，通（tōng）过调节（jiē）材料（liào）黏稠（chóu）度（dù）和凝结时间，解决了这一问题。”霍亮说。

二是原位3D打印建筑技术不（bú）寻常。客（kè）观地看，在建筑行业引入“3D打印（yìn）”技术已有先例，但大部分应用都在（zài）工厂中完成（chéng）。工厂打印出能够组（zǔ）合（hé）拼装（zhuāng）成形的各种建筑（zhù）构件，然后搬运到建筑所（suǒ）在地进行（háng）拼（pīn）装。而原（yuán）位3D打印建造技（jì）术可以实（shí）现原位打（dǎ）印，即在现场直接将主（zhǔ）体打印成形，无需（xū）二次拼装（zhuāng），这需要克服（fú）户外环境变化带来的一系列挑战（zhàn）。对此，施工人员在建（jiàn）筑周边装备喷（pēn）雾设施，用于打印中的保湿和打印后的混凝土养护。“饭要一口一口吃，楼要一（yī）层一层（céng）印。在一层墙体打印完成后（hòu），我们还需养护至少3天，确（què）保材料强度达（dá）到可开展下阶段施（shī）工的条（tiáo）件。”中建（jiàn）二（èr）局（jú）广东建设基地有限公（gōng）司总工程师苏铠说。

三是建（jiàn）造难（nán）度不寻（xún）常。此次实（shí）践，他们采（cǎi）用轮廓工艺，分内外（wài）两层打印（yìn），打印出的墙体是“空心”的，方便添加保暖填充物。而将这项技术成功（gōng）运用到难度（dù）更大的（de）双层建筑（zhù）建造上，更是一种突破。

施工人员（yuán）在3D打（dǎ）印（yìn）墙体施工中。（图（tú）片由（yóu）中建（jiàn）二（èr）局华南公司提（tí）供）

在（zài）不寻常（cháng）中求索“寻常（cháng）”

研制3D打（dǎ）印建筑，意义（yì）何在？

苏铠向（xiàng）经济日报-中（zhōng）国经济网记者（zhě）介绍：与传统施工技（jì）术相比，3D打印技（jì）术（shù）的机械化程度更高、成本更（gèng）低；而且整（zhěng）个施工过（guò）程不需要（yào）模板，不但（dàn）能（néng）节约材料约60%，还可减少建造过程中的工艺损耗和能源消耗；由于（yú）3D技（jì）术打印房屋全（quán）部使用机（jī）械自动（dòng）化（huà）操（cāo）作，以往要十几名工人（rén）操作的项目完（wán）全可以减少一半（bàn）人力；特别重（chóng）要（yào）的是，整个施工过程更加安全，工人的劳动强度也降低不少。

站在更大的格局上看，建筑3D打印技术对整个建筑行（háng）业的影响亦在不断加（jiā）深。一（yī）方面（miàn），应用（yòng）这一技术可实现更高的设计自由度，这为建筑设（shè）计师的自由创作提供了更多可能；另一方（fāng）面，这（zhè）一技术可实现更高的定制化要求（qiú），能（néng）推动建筑的标准化与个性化（huà）更好结合。“这将是一（yī）个打破传统束（shù）缚、使（shǐ）建筑结构顺应个性化需求的（de）过程（chéng）。”霍（huò）亮说（shuō）。

无论技术有（yǒu）多牛（niú），能否实现大（dà）规模应用才是关键。于是，在一系列不寻常中求索“寻常（cháng）”，是建筑（zhù）3D打印技术研（yán）发（fā）团队始（shǐ）终关注的问题。此次原位（wèi）3D打印技术（shù）的成功应用，克服了需（xū）要大量机械（xiè）吊装预（yù）制构件、构件二次（cì）运输（shū）等问题（tí），为3D打印技术在建筑（zhù）领域的推广奠（diàn）定了基础。

现实地看，从技术突（tū）破到应用推广，建筑（zhù）3D打印还有很长一（yī）段路要走，还有一些难题尚（shàng）未解（jiě）决。比如，3D打印具有无模板的优点，但是打印墙体（tǐ）中的横向钢筋、竖向钢筋、箍（gū）筋的布置（zhì）和连接在目前的工艺中还（hái）不（bú）能（néng）有效解决；又如，不同建（jiàn）筑（zhù）环（huán）境对打印材料的要（yào）求也不（bú）同，研（yán）发具有更优越（yuè）强度及耐久性的建（jiàn）筑3D打印材料，也是建筑3D打印技术更好（hǎo）推广（guǎng）的重要基础（chǔ）；再（zài）如，建筑3D打（dǎ）印（yìn）机也需要进一步强化能力、实（shí）现更（gèng）多（duō）功能，能够根据建筑的体量大小（xiǎo）、建筑场地（dì）附近的施工条（tiáo）件以及施工进度（dù）的要（yào）求，进行全尺寸（cùn）打印、分（fèn）段组装式打印（yìn）、群组机（jī）器人集合（hé）打印等。

因此，霍亮特（tè）别（bié）强调：“建筑（zhù）3D打印技术与现有施工（gōng）技（jì）术是互补（bǔ）的（de）、相互依靠（kào）的关系。研发及（jí）应用（yòng）这（zhè）一技术（shù）不是要替代现有施工技术，而（ér）是将其作为对现有施工技术的一个强有（yǒu）力补充（chōng）。”

虽然未来的不（bú）确定性很多，但可以预（yù）见的是，由于（yú）建筑（zhù）3D打印（yìn）技术的不断（duàn）发展，整个建筑（zhù）行（háng）业的（de）设计、施工思路与方法必将随之变化。建筑师、工程师和建筑工人将借助科技之力，将建筑与3D打印（yìn）结（jié）合，完成对（duì）现有建筑技术的再造。