自從人類學(xué)會(huì)擺弄巖石泥土建造住所以來(lái)，房屋建造的技術(shù)幾乎沒(méi)有過(guò)質(zhì)的進(jìn)展。盡管世界科技已經(jīng)日新月異，大多數(shù)房屋仍然需要工人團(tuán)隊(duì)手動(dòng)堆放磚塊、石塊或泥渣塊， 擺放木質(zhì)框架，敲入釘子，最后安裝壁板。這種方法嚴(yán)重依賴個(gè)人技能和手工勞動(dòng)，產(chǎn)生大量的廢物和噪音，需要漫長(zhǎng)的工期，生產(chǎn)率很低。換句話說(shuō)，它早已走到了改革的邊緣。
當(dāng)建筑師必須適應(yīng)一個(gè)新的技術(shù)時(shí)代時(shí)，速度和效率成為設(shè)計(jì)和施工過(guò)程的的關(guān)鍵元素，3D打印技術(shù)的崛起展現(xiàn)了巨大前景。3D打印建筑可以更快、更便宜、更準(zhǔn)確地建造房屋，并且所用的材料將持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間，比大多數(shù)傳統(tǒng)建筑材料更堅(jiān)固。另一方面，還可以解決經(jīng)濟(jì)適用房的問(wèn)題，并為設(shè)計(jì)提供無(wú)數(shù)可能性，重新定義和推動(dòng)傳統(tǒng)建筑的極限。在2021年7月 Grand View Research 的報(bào)告預(yù)測(cè)，全球建筑機(jī)器人將在 2021-2028 年間市場(chǎng)份額增長(zhǎng)91%。下文將帶讀者探索這一新興行業(yè)的現(xiàn)狀與未來(lái)。
01從 3D打印 到 3D打印建筑
3D打印，即增材制造技術(shù)，對(duì)我們而言已不陌生，顧名思義，增材（Additive Manufacturing）就是“一層層增加上去的材料”，它通過(guò)層層疊加的制造邏輯將原材料組合成為三維整體，與電腦三維模型設(shè)計(jì)結(jié)合，能夠制造出復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，并且能同時(shí)大幅度地節(jié)省原料、減少人工計(jì)算與加工。如今，3D打印技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)療，生物，航空等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域大放異彩，也深入到我們的生活中，比如 3D桌面打印機(jī)的塑料細(xì)絲，一層一層勾勒出復(fù)雜的建筑模型形體。
3D建筑打印從某種意義上來(lái)說(shuō)就是這個(gè)桌面打印機(jī)放大上千倍的實(shí)體，與之不同的是，作為打印材料從噴口吐出的特制混凝土“泥漿”取代了塑料細(xì)絲，在XY軸的平面上“繪制”，并沿Z軸上升。3D打印建筑的新技術(shù)可以進(jìn)行無(wú)模板混凝土澆筑，這就意味著我們可以打印任意形狀的預(yù)制混凝土構(gòu)建和整墻，并且花費(fèi)更短時(shí)間和更低成本。
本質(zhì)上，3D打印的三維形體生成過(guò)程由計(jì)算機(jī)控制，這改變了傳統(tǒng)建造過(guò)程，也給設(shè)計(jì)創(chuàng)造了更多可能性。不同于傳統(tǒng)建造，建筑師可以使用這一技術(shù)建造前所未有的曲面，形狀和顏色，從而設(shè)計(jì)出更有創(chuàng)造性、更引人注目的建筑。任意有機(jī)的形式都成為可能：曲面墻或直墻，平滑或粗糙表面，水平或有角度的……在建筑創(chuàng)造力的表達(dá)方面，不再有任何限制。
02為什么著眼住宅建筑市場(chǎng)？
在探究住宅市場(chǎng)時(shí)，ArchDaily 采訪了2021年青年實(shí)踐的獲得者，3D住宅打印行業(yè)領(lǐng)軍團(tuán)隊(duì) ICON，他提到：“全世界有10億人缺乏足夠的住房。在過(guò)去的25年里，建筑業(yè)已經(jīng)失去了生產(chǎn)能力，因?yàn)榇嬖谥鴩?yán)重的技術(shù)工人短缺，而且這種情況只會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。一般來(lái)說(shuō)，房屋建造過(guò)程是低效和浪費(fèi)的。我想找到一種方法來(lái)幫助解決這個(gè)全球性問(wèn)題。”
而住宅這種體量小且模塊單元化的建筑無(wú)疑也能將現(xiàn)有3D打印技術(shù)的效率發(fā)揮到極致，有幾組簡(jiǎn)單的數(shù)字：ICON 使用 Vulcan 打印機(jī) 3D 打印的 40-50 平方米的房屋，每個(gè)房屋的打印時(shí)間約為24小時(shí)，在幾天內(nèi)完成；
ICON為開發(fā)商 3Strands 打印的第一個(gè)主流住房開發(fā)項(xiàng)目住宅，面積在100-200平方米之間，每個(gè)房屋的打印時(shí)間為5-7天；
三維打印建筑公司 Alquist 使用 COBOD 三維打印機(jī)為非盈利建設(shè)組織 Habitat for Humanity建造了110平方米的弗吉尼亞住宅，在大約 28小時(shí)內(nèi)就完成了3D打印，這比標(biāo)準(zhǔn)施工進(jìn)度快了4周，墻體使用混凝土，每平方英尺可節(jié)省 15%的建筑成本。而在傳統(tǒng)建筑語(yǔ)境中，同等體量的住宅建設(shè)時(shí)間往往要以周甚至月來(lái)衡量。
此外，3D打印可以最大限度的摒除天氣對(duì)人的限制，例如，亞利桑那州的酷日往往會(huì)造成房屋建設(shè)施工在夏季停工，而機(jī)器顯然沒(méi)有此類煩擾。作為同時(shí)減少時(shí)間成本、人力成本的新技術(shù)，3D打印有很大可能會(huì)成為促進(jìn)社會(huì)發(fā)展的重要“武器”，并且將較快地在貧民窟、戰(zhàn)亂庇護(hù)所等土地盈余、住房不足的地方得到實(shí)現(xiàn)。另外，盡管建筑價(jià)格與諸多因素相關(guān)聯(lián)，但如果建設(shè)成本得到控制，對(duì)于用戶而言的價(jià)格下降也許也可以期待。
03世界各地3D打印市場(chǎng)進(jìn)展
美國(guó)市場(chǎng) 團(tuán)隊(duì)：ICON
ICON公司成立于2017年底，被評(píng)為2020年 “全球最具創(chuàng)新力的公司 "之一，并被選為ArchDaily的2021年最佳新實(shí)踐，它是一家建筑公司，擴(kuò)展了技術(shù)的邊界，開發(fā)了包括機(jī)器人、軟件與建筑材料來(lái)推動(dòng)人類進(jìn)步。這家位于德克薩斯州的初創(chuàng)公司相對(duì)年輕，在美國(guó)和墨西哥各地提供3D打印的房屋，試圖解決全球范圍的住房挑戰(zhàn)，同時(shí)還與合作伙伴BIG和NASA一起開發(fā)建筑系統(tǒng)，支持未來(lái)對(duì)月球的探索。
零號(hào)住宅
ICON公布了其最新的3D打印項(xiàng)目，零號(hào)住宅，由德克薩斯州公司Lake|Flato Architects設(shè)計(jì)。“零號(hào)住宅”是ICON新系列增材建造探索項(xiàng)目的第一座完工房屋，意在探索增材建造所能達(dá)到的建筑學(xué)可能，以“轉(zhuǎn)變房屋建造范式”的目標(biāo)開發(fā)全新的設(shè)計(jì)語(yǔ)言。“零號(hào)住宅”的材料質(zhì)感是機(jī)器人施工表達(dá)與天然木材紋理共同作用的結(jié)果，創(chuàng)造了一個(gè)經(jīng)典的設(shè)計(jì)。
項(xiàng)目包含3間臥室、2.5間浴室，以及一個(gè)額外的居室/衛(wèi)生間單元，增材制造技術(shù)還可提高能源效率并增強(qiáng)項(xiàng)目的親生物原則。項(xiàng)目采用了ICON的Vulcan建造打印技術(shù)，其3D打印的墻面由一種水泥基材料制成，可減緩熱傳遞，并取代多層級(jí)、階段性的傳統(tǒng)建造體系。同時(shí)，用鋼加固的彎曲墻壁旨在提高結(jié)構(gòu)效率，圓角的設(shè)計(jì)則有助于房屋內(nèi)部流暢動(dòng)線的營(yíng)造。
