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60小时一栋楼:中国3D打印建筑再创新,盖楼业新秀崛起

来源:行星创客    2019/12/9 11:10:12     浏览次数:0

[导读]:在你的认知里,3D打印能用来干什么?可以打印汽车配件,金属零件,甚至人体心脏?其实这些东西的尺寸都不算大。

近日,我们国家将3D打印技术提升至一个新高度,中建二局广东建设基地成功制造国际首个原位3D打印双层建筑,引发各国网友热议。

今年的11月17日,一幢七十二米高的双层楼房,于广东中建二局建设基地完成了主体框架打印,这是世界上第一次3D打印这么高的建筑物。相比传统打印而言,它采用的原位3D打印建造技术有着三大技术突破,领先于世界各国。

60小时一栋楼:中国3D打印建筑再创新,盖楼业新秀崛起

中建二局广东建设基地成功制造国际首个原位3D打印双层建筑

一是原位打印。它是在施工现场直接将主体打印成型,无需进行二次拼装。

二是轮廓工艺。这种工艺非常适合温度较低,墙体需要保暖的北方地区,因为3D轮廓工艺打印出的墙体为中空结构,可以在内部添加保暖填充物。

三是首次将该技术应用到双层建筑上。双层打印的结构难度大是公认的,而我国打印的双层办公楼面积约230平,用电脑智能控制,使用机械化自动操作,它可以做到24小时昼夜不停打印,从开始施工到完工只用了短短60小时。

除了速度快外,该建筑对比常规工程可节省材料超过百分之60,使用寿命也预计可达50年。

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该建筑全貌

3D原位打印是中国技术、中国制造的一个重大创新,3D打印建筑的基本原理与传统打印机一样:要有打印机,喷头,油墨,纸张。

设备的金属框架可以视作为打印机的机体。喷射混凝土的打印头可视为一般打印机的喷头,不过它喷出的是混凝土而不是油墨。在施工之前工作人员先在地下预埋了钢筋笼,这些钢筋就相当于打印纸。

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在打印过程中随着墙体不断加高,钢筋也会随墙体一起增高,从而保证整个建筑稳固。打印机喷出的混凝土会一圈一圈不断喷出宽5厘米,厚2.5厘米的混泥土材料,而且混凝土浇筑要一次完成,不能间断。

在打印施工的过程里,要是下面的混泥土墙体凝固的太慢,就无法形成足够的支撑,硬度不够就会使打印中的墙体变形或者坍塌。要是下层混泥土凝结太快又会导致和上层混凝土无法粘合牢固的问题。

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3D打印所用的混凝土

为了解决这个问题3D打印的混凝土进行了特殊配比,工程师在混凝土砂浆中加入添加剂,通过调整材料粘度和凝结时间,最终开发出专门用于3D打印所需要的混凝土。它的强度可以达到C40-C60,完全满足建筑强度要求。

其实“打印”建筑最早并不是起源于3D打印,而是起源于建筑机器人。早在上世纪70年代,由于人工成本和工程效率问题凸显,那个时候就有工程师着手研发相关机器人,并借此来代替人工进行外墙安装、水泥浇筑等工作。

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后来一些发达国家又制造出混凝土喷射机器人、混凝土铺面修整机器人、钢梁防火层喷涂机器人。这些机器的出现有效地降低了劳动力成本,提升了整体工作效率。直至二十一世纪,随着科学技术和新型材料的不断研发创新,3D打印技术这才走向成熟。

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此时建筑师们就开始考虑,与其使用这些种类繁多,功能各异的建筑机器人,为何不直接一次搞一个完整的,直接将建筑3D打印出来?

由此他们便设计出了适合3D打印的建筑。现在传统单层房屋打印在国外已经非常普遍,不过此次中国的双层建筑打印却是世界首例。

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其他国家之前也曾试过双层建筑打印,但考虑到二层要放东西和住人,3D打印的质量问题就凸显出来了。于是国外建筑师们退而求其次,在建筑内增加拱顶,减少跨距,增加支撑等等。

结果就是一座200平的二层打印楼房,内部支撑柱要比传统建筑多两倍以上,这样打印出的两层住宅不仅经济效益低,而且严重影响房屋使用空间,所以最终普及不了。

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而现在中国可以拿出一个更加优秀成型的方案,无论是速度还是实用性,我们的水平都处于世界顶端。

在建筑3D打印方面,可以说中国始终走在时代的前列,有人说中国是唯一一个真正掌握了3D打印建筑的国家。这句话听起来很夸张,但目前为止,中国的确是唯一能够生产出适合住人的3D建筑国家。

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早在2015年我国就已经通过3D打印技术建造别墅,不过那时还是分段打印,事先在工厂将各零件提前打印好。这种工艺造一栋1000平的别墅价格只需100万元,平均一平米1000块钱。

目前这种单层建筑打印早已远销国外,仅埃及一个国家就订购了两万套,随着我国多层打印建筑愈加成熟,未来这种建筑必定会占满我们的大街小巷,为人类营造出科幻之城,绿色之城!

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