随着3D打印（yìn）建筑技术的不断发（fā）展（zhǎn），其对整个建筑行（háng）业的影响在不（bú）断加深。日前（qián），“世界（jiè）首（shǒu）例（lì）原位（wèi）3D打印（yìn）双（shuāng）层示（shì）范建筑”在广（guǎng）东成（chéng）功（gōng）完成主体结构，意味着（zhe）我国建筑3D打印技（jì）术在某（mǒu）些（xiē）应用方面已经超越国外（wài）同行，未来有（yǒu）望深入改（gǎi）变我们的生活（huó）。

两层（céng）小楼（lóu），7.2米高，一层层叠（dié）起的墙体，颜色灰（huī）突突的。在一栋栋摩天（tiān）大厦拔地而起、众多（duō）地标性建筑彰（zhāng）显特色（sè）的今（jīn）天，这样（yàng）一栋小楼，显得很平（píng）常。

但是，如果这栋小楼是“3D打（dǎ）印”出来的呢？

    “世界（jiè）首例原（yuán）位3D打印双层（céng）示范建筑（zhù）”效果图（tú）。（图片由中建二（èr）局华南（nán）公司提供）

这栋小楼不寻常 

11月17日，中建（jiàn）二局广（guǎng）东建设基地（dì）。一个高大（dà）的（de）金属框架立在地面，喷吐（tǔ）混凝土材料（liào）的“打印（yìn）头”悬挂其上（shàng），可以实（shí）现XYZ轴（zhóu）3个方向上的自由移（yí）动。此时，连（lián）续“喷墨”几十个小（xiǎo）时的建筑（zhù）3D打印（yìn）机已经完成了（le）工作（zuò）——这栋其貌不扬的小（xiǎo）楼就是它的作品。

小楼（lóu）有个响当（dāng）当的名号——“世界首（shǒu）例原位3D打印双层示范建筑”。其特殊性（xìng）在（zài）于，它是一栋“原位3D打印”出来（lái）的建（jiàn）筑，是一栋不用拼装、在现场直接将（jiāng）主体打印成形（xíng）的建筑（zhù），也是一栋首次运用（yòng）这（zhè）项（xiàng）技术并成功完成的双（shuāng）层建筑。同时（shí），这也意味（wèi）着我（wǒ）国建筑3D打印技术与国际同步发展，甚至在某些应用（yòng）方面已经超（chāo）越国（guó）外同行。从这个角度看（kàn），这栋（dòng）小楼（lóu）不寻常。

3D打印技术诞生于上世纪90年（nián）代中期。一般认（rèn）为（wéi），这是一（yī）种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打（dǎ）印的方式来构造（zào）物体的技术，在航空（kōng）航天、医疗（liáo）产业等领域都有（yǒu）应（yīng）用（yòng），而应用（yòng）在建（jiàn）筑方面还很少（shǎo）见。

中国建（jiàn）筑（zhù）技术中心材料工程（chéng）研究所所长助理霍亮介绍：“3D打（dǎ）印建筑的基本原理与（yǔ）一般打印（yìn）机一样，要有打印（yìn）机体、喷头（tóu）、油墨、纸张。”如果把建（jiàn）筑四周搭建的金属框架视作打印机的（de）机（jī）体，那么喷吐混凝土（tǔ）的“打印头”就相当于打（dǎ）印机的喷头（tóu）。建筑打印用的“油墨”可不是普通的混凝土，而（ér）是（shì）为打印施工（gōng）特殊配制的打印材（cái）料。当然，“纸张”也（yě）十分重要。在施工前，工（gōng）人在地下预埋钢筋，这就相当于（yú）“纸张”了（le）。打（dǎ）印头通过一圈一圈连（lián）续喷（pēn）吐宽5厘米、厚2.5厘米的打印（yìn）材料（liào），经过层层堆积建造墙面，不到30个小时就能（néng）打印（yìn）完占地（dì）面积约（yuē）120平方（fāng）米的一层楼墙面。而且（qiě）在（zài）打（dǎ）印过程中（zhōng），随着墙体（tǐ）不断升高（gāo），还需要按照（zhào）图纸加装钢筋（jīn），使（shǐ）“纸张”实（shí）现（xiàn）动态（tài）延（yán）伸。

“工人可（kě）以趁（chèn）着混凝土砂浆尚未凝（níng）固时在墙体底部开洞（dòng），为墙体内的钢筋笼与地基中的钢筋焊接预留出空间。”中（zhōng）建二局广东（dōng）建设基地有限公司科技部副经理（lǐ）黄云补（bǔ）充（chōng）说，“手（shǒu）感（gǎn）像（xiàng）是（shì）切蛋糕，操作起来（lái）相当方（fāng）便”。

3D打印墙体特（tè）写照片。（图片由中建二局华南（nán）公司提供）

打印技术不寻常 

且（qiě）不说现场观感，从技术层面描（miáo）述建（jiàn）筑的“打印”过程也不复杂：先是通过计算机软件完（wán）成模型分割；接着将三维图形信息（xī）转化成（chéng）打印路径，同时计算出打印速度；然后输送泵将打印材料送至（zhì）打印头，打印头再按照设定程序进行三（sān）维走位，建（jiàn）筑（zhù）构件就（jiù）被“打（dǎ）印”出来了。此次打印完成占地面（miàn）积约120平（píng）方（fāng）米的一楼墙（qiáng）面，用时不到30个小时（shí）。

然而，新（xīn）技（jì）术简单易（yì）行的背后是科技力量的强（qiáng）大支撑。

一是（shì）打（dǎ）印材料不寻（xún）常。宽5厘（lí）米、厚2.5厘米的混凝（níng）土材料（liào）一（yī）层覆盖一层，如果（guǒ）下（xià）层混凝土凝（níng）结慢（màn），强（qiáng）度不够，就无法（fǎ）支撑上（shàng）层（céng）材料的（de）重量，有（yǒu）可能（néng）导（dǎo）致墙面变（biàn）形甚（shèn）至垮塌；如（rú）果凝结得太快，每一层材（cái）料与上层材（cái）料的有效黏合（hé）又难以实（shí）现（xiàn）。如何让混（hún）凝土满足3D打印建筑的需（xū）求（qiú），本身就是个（gè）难（nán）题。“我们（men）通过反（fǎn）复试验，在普通（tōng）混凝土（tǔ）中添加（jiā）了外加剂，通过调节材料黏稠度和（hé）凝结时（shí）间，解决（jué）了这一（yī）问题。”霍亮（liàng）说（shuō）。

二是原位3D打印（yìn）建筑技术不（bú）寻常。客观地看，在建筑行业引入“3D打印”技术已有先例，但大部分应（yīng）用都在工厂中完成。工厂打印出能够组合拼装（zhuāng）成形（xíng）的各种（zhǒng）建筑构（gòu）件，然（rán）后搬运到建筑所在地进（jìn）行（háng）拼装（zhuāng）。而原位3D打（dǎ）印建造技术可以实现原位打印，即在现（xiàn）场（chǎng）直接将主体打（dǎ）印成形，无需二次拼装，这需要克服户外环境变化带来的一系列挑（tiāo）战。对此，施工人员在建筑周边装备喷（pēn）雾设（shè）施，用于（yú）打（dǎ）印中的（de）保湿和（hé）打印后的混凝（níng）土养护。“饭（fàn）要一口一口吃（chī），楼要一层一（yī）层（céng）印。在一层墙（qiáng）体打印（yìn）完成后，我们还需养护（hù）至（zhì）少3天，确保材料强度（dù）达（dá）到可开展下阶段（duàn）施工的条件。”中建二（èr）局广东建设基地有（yǒu）限公司总工程师苏铠（kǎi）说。

三（sān）是建造（zào）难度不寻常。此次（cì）实践，他们采（cǎi）用轮廓工艺，分（fèn）内外两层（céng）打印，打印出（chū）的（de）墙体是（shì）“空心”的（de），方（fāng）便添（tiān）加保暖填充物。而（ér）将这项技术成功（gōng）运用到难（nán）度更大的双（shuāng）层建筑建造上，更是一种突破。

施工（gōng）人员在3D打印墙体施（shī）工中。（图片由中建（jiàn）二（èr）局华（huá）南（nán）公（gōng）司（sī）提供）

在不（bú）寻常中求索“寻常”

研制3D打印建筑，意（yì）义（yì）何在？

苏铠向经济日报（bào）-中国（guó）经济（jì）网（wǎng）记（jì）者介绍：与传统施工技（jì）术（shù）相比，3D打印技术的机械化程度更高（gāo）、成本更低；而且（qiě）整个施工过程不需要（yào）模板，不但能节约（yuē）材料约60%，还可（kě）减少建造过程中的工艺损耗和能源（yuán）消（xiāo）耗；由于3D技（jì）术打（dǎ）印房屋全部使用机械自动化操（cāo）作（zuò），以（yǐ）往要十（shí）几名工人操（cāo）作的项目完全可以（yǐ）减少一半（bàn）人（rén）力；特别重要的是，整个施工过程更加（jiā）安全，工人的劳动（dòng）强（qiáng）度也降低不少。

站在更（gèng）大的格局上看，建筑3D打（dǎ）印技术对（duì）整个建筑行业的影响亦在（zài）不断加深。一方面，应用这（zhè）一（yī）技术可实现（xiàn）更高的设计自由度，这为建筑设计师（shī）的自由创（chuàng）作提（tí）供了更（gèng）多可能；另一方面，这一技（jì）术可实现更高的（de）定制化（huà）要求，能推动（dòng）建筑的标准化与个性化更好结合。“这将是一个打破传（chuán）统（tǒng）束缚（fù）、使建筑结（jié）构（gòu）顺应个性化需求（qiú）的过程。”霍（huò）亮说。

无论技术有多牛（niú），能否实现大规模应（yīng）用才是（shì）关键。于是，在一系列不寻常中求（qiú）索“寻常”，是建筑3D打印技术研发团队始终关（guān）注（zhù）的问题。此次原位3D打印技术的成（chéng）功应（yīng）用，克服了需要（yào）大量机械吊装（zhuāng）预（yù）制构件、构件二次运输等问题（tí），为3D打（dǎ）印技术在（zài）建筑领域的（de）推广奠定了（le）基（jī）础。

现实地看（kàn），从技术突破到应用推广，建筑3D打印还有很长一段路要走，还（hái）有一些难题尚未解决。比如，3D打（dǎ）印（yìn）具有无模板的优点，但是打印墙体中的（de）横（héng）向钢筋（jīn）、竖向钢筋、箍筋的布置和连接在目前的（de）工艺（yì）中还不（bú）能有效（xiào）解（jiě）决；又如，不同建筑环境对打印材料的要求也不同，研发具有更优（yōu）越（yuè）强度及耐久性（xìng）的建筑3D打印材料，也是建筑3D打印（yìn）技术更好推（tuī）广的重要基础（chǔ）；再如，建（jiàn）筑3D打印机也需要进一步强（qiáng）化能力、实现更多功（gōng）能，能（néng）够根据建筑的体量大（dà）小、建（jiàn）筑场地附近的施工条件以及（jí）施工（gōng）进度的要求，进行全尺寸打（dǎ）印、分段组装式打印、群组机器人集合打印（yìn）等。

因此，霍亮（liàng）特别强调（diào）：“建筑3D打（dǎ）印技（jì）术（shù）与现有施工技术是（shì）互补的（de）、相互依靠的关系。研发及应用这一（yī）技术不是要（yào）替（tì）代（dài）现有施（shī）工（gōng）技（jì）术（shù），而是将其作为对现有施（shī）工技术的一个强有力补充。”

虽然未（wèi）来的不确（què）定性很（hěn）多，但可以预见的是（shì），由于建筑3D打印技术的（de）不（bú）断发展，整个建筑行业的设计（jì）、施工思路与（yǔ）方法必将随之（zhī）变（biàn）化。建筑师（shī）、工程师和建（jiàn）筑工（gōng）人将借助科技之力（lì），将建筑与3D打印（yìn）结合，完成对现有建筑技术的再造。