3D打印建筑的打印建筑

一、3D打印建筑的打印建筑

2013年1月，一位荷兰的建筑师就表示他们希望能用3D打印技术建造一栋建筑，该工程预期能在2014年完工。

这位建筑师名叫简加普·鲁基森纳斯（JanjaapRuijssenaars），来自荷兰的宇宙建筑公司。他的3D打印建筑项目是Europan竞赛的参赛部分，该竞赛允许超过15个国家的建筑师在两年的时间内建造建筑以参与评奖。

简加普·鲁基森纳斯会与意大利发明家EnricoDini（D-Shape3D打印机发明人）一同合作，他们计划打印出一些包含沙子和无机粘合剂的6×9（米）的建筑框架，然后用纤维强化混凝土进行填充。这次需要用到的3D打印机也十分庞大，是由意大利发明家EnricoDini设计出来的“D-Shape”，可以使用砂砾层、无机粘结剂打印出一幢两层小楼。最终的成品建筑会采用单流设计，由上下两层构成。 2014年4月，10幢3D打印建筑在上海张江高新青浦园区内揭开神秘面纱。这些建筑的墙体是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”，依据电脑设计的图纸和方案，经一台大型的3D打印机层层叠加喷绘而成，据介绍，10幢小屋的建筑过程仅花费24小时。

据悉，打印一层住宅楼的时间仅需1天，然后再花5天时间就能将它们组装完毕，而那幢别墅则从里到外完完全全都是由巨型3D打印机一次性完成的。值得一提的是，这家名为上海盈创（Winsun）的3D打印建筑公司诞生于2002年，专注于将3D打印技术用于传统建筑领域，而该公司在去年就表示已经能在一天之中“打印”10所房屋。

打印以上两座建筑所使用的3D打印机高达6.6米，原理与一般的3D打印机基本相同，不过原料却换成了水泥和玻璃纤维的混合物，而这种特殊的建筑材料还可回收利用，大大减轻了建筑废料造成的环境压力。另外，盈创宣称其3D打印建筑十分安全，就算是建筑高达12层也没有问题。除了中国本土以外，盈创计划将3D打印房屋推向其他20多个国家和地区，不过今年的重点是包括沙特阿拉伯、美国、土耳其等在内的8个主要市场。 2015年6月30日，迪拜宣布将利用3D打印技术，建造全世界第一个办公楼。迪拜所在的阿联酋的一名内阁官员表示，迪拜要采用全世界领先的技术，并且成为一个全球创新中心，利用3D打印技术建造办公楼这也这一计划的组成部分。

这位官员表示，此次的建设项目也将会证明3D打印用于建筑行业的巨大效率和创造性，3D打印技术未来将会重写建筑和设计行业。

据报道，这栋建筑的建筑面积为186平方米，整个建筑是室内所用的家具，都将利用3D打印技术建造。施工方将会采用一台近两米高的3D打印设备，所使用的“打印耗材”是一种新型建筑材料，融合了混泥土、石膏和塑料。

在迪拜的建筑市场，有来自全世界的建筑企业参与竞争。上述的3D打印建筑将由多家外部公司参与，其中包括中国WinSun环球公司，该公司已经利用3D打印设备用于建造房屋，其他参与企业还有Gensler,Thornton Thomasetti和SyskaHennessy等。

迪拜官员表示，如果采用3D打印技术，可以将建筑施工时间和人工成本至少降低一半，另外可以将建筑垃圾减少三成到六成。

据称，这将是全世界最先进的3D打印作品，也将是第一个投入实际运营的3D打印建筑。

迪拜方面没有披露这栋建筑具体的竣工时间。

2015年初，迪拜已经宣布将会建造一个“未来博物馆”，总投资为1.36亿美元，这一博物馆将会在2017年竣工使用，而此次的3D打印建筑将作为博物馆筹建部门的办公地点。

在博物馆项目竣工之后，这一3D打印建筑是否会被拆毁目前不得而知。

二、三D打印机 打印房子的原理

3D打印机一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。

现阶段三维打印机被用来制造产品，逐层打印的方式来构造物体的技术，3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。

3D打印机堆叠薄层的形式有多种多样，3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料，堆叠薄层的形式有多种多样，可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。

3D打印机优点：成本低、速度快、精度高、保护环境霍什内维斯称使用该工艺不仅造价便宜、快速建造，而且保护环境。因为它的建设造价和材料大幅度降低。

3D打印机（3D Printers）简称（3DP）是一位名为恩里科·迪尼（Enrico Dini）的发明家设计的一种神奇的打印机，不仅可以“打印”一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品的形状。但是3D打印出来的是物体的模型，不能打印出物体的功能。

3D打印思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。3D打印是科技融合体模型中最新的高“维度”的体现之一。

19世纪末，美国研究出了的照相雕塑和地貌成形技术，随后产生了打印技术的3D打印核心制造思想。

20世纪80年代以前，三维打印机数量很少，大多集中在“科学怪人”和电子产品爱好者手中。主要用来打印像珠宝、玩具、工具、厨房用品之类的东西。

甚至有汽车专家打印出了汽车零部件，然后根据塑料模型去订制真正市面上买到的零部件。

1979年，美国科学家RF Housholder获得类似“快速成型”技术的专利，但没有被商业化。

20世纪80年代已有雏形，其学名为“快速成型”。20世纪80年代中期，SLS被在美国得克萨斯州大学奥斯汀分校的卡尔Deckard博士开发出来并获得专利，项目由DARPA赞助的。

到20世纪80年代后期，美国科学家发明了一种可打印出三维效果的打印机，并已将其成功推向市场，3D打印技术发展成熟并被广泛应用。

普通打印机能打印一些报告等平面纸张资料。而这种最新发明的打印机，它不仅使立体物品的造价降低，且激发了人们的想象力。未来3D打印机的应用将会更加广泛。

1995年，麻省理工创造了“三维打印”一词，当时的毕业生Jim Bredt和Tim Anderson修改了喷墨打印机方案，变为把约束溶剂挤压到粉末状的解决方案，而不是把墨水挤压在纸张上的方案。

2003年以来三维打印机的销售逐渐扩大，价格也开始下降。

德国发布了一款迄今为止最高速的纳米级别微型3d打印机——Photonic Professional GT。这款Photonic Professional GT 3D打印机，能制作纳米级别的微型结构，以最高的分辨率，快速的打印宽度，打印出不超过人类头发直径的三维物体。

世上最小的3D打印机来自维也纳技术大学，由其化学研究员和机械工程师研制。这款迷你3D打印机只有大装牛奶盒大小，重量约3.3磅（约1.5公斤），造价1200欧元（约1.1万元人民币）。

相比于其他的打印技术，这款3D打印机的成本大大降低。研发人员还在对打印机进行材料和技术的进一步实验，希望能够早日面世。

华中科技大学史玉升科研团队经过十多年努力，实现重大突破，研发出全球最大的“3D打印机”。这一“3D打印机”可加工零件长宽最大尺寸均达到1.2米。

从理论上说，只要长宽尺寸小于1.2米的零件（高度无需限制），都可通过这部机器“打印”出来。

这项技术将复杂的零件制造变为简单的由下至上的二维叠加，大大降低了设计与制造的复杂度，让一些传统方式无法加工的奇异结构制造变得快捷，一些复杂铸件的生产由传统的3个月缩短到10天左右。

大连理工大学参与研发的最大加工尺寸达1.8米的世界最大激光3D打印机进入调试阶段，其采用“轮廓线扫描”的独特技术路线，可以制作大型工业样件及结构复杂的铸造模具。

这种基于“轮廓失效”的激光三维打印方法已获得两项国家发明专利。该激光3D打印机只需打印零件每一层的轮廓线，使轮廓线上砂子的覆膜树脂碳化失效，再按照常规方法在180℃加热炉内将打印过的砂子加热固化和后处理剥离，就可以得到原型件或铸模。

这种打印方法的加工时间与零件的表面积成正比，大大提升打印效率，打印速度可达到一般3D打印的5—15倍。

2013年5月上市了这种类型的3D打印机新产品“ProJet x60”系列。ProJet品牌主要有四种造型方法的装置。

其余三种均是使用光硬化性树脂的类型，包括用激光硬化光硬化性树脂液面的类型、从喷嘴喷出光硬化性树脂后照射光进行硬化的类型（这种类型的造型材料还可以使用蜡）、向薄膜上的光硬化性树脂照射经过掩模的光的类型。

高端机型ProJet 660Pro和ProJet 860Pro可以使用CMYK（青色、洋红、黄色、黑色）4种颜色的粘合剂，实现600万色以上的颜色ProJet 260C和ProJet 460Plus使用CMY三种颜色的粘合剂）。

2013年11月23日，西安电子科技大学展出3D打印机器人，这是一台远程体感控制服务机器人，最主要的功能是照顾老人。很多老人行动不便，有了机器人助手，只要对着摄像头做出手势，机器人就能模仿动作去做家务。

三、3d打印技术在建筑行业中的不足

1、建筑技术是一门大学问，包括从整体规划，建筑外观设计，建筑内部设计到施工工艺，结构设计等。建筑工程的工作量十分庞大，包括规划、勘察、设计和施工、竣工等各项技术工作和完成的工程实体以及与其配套的线路、管道、设备的安装等，在建筑过程中需要投入巨大的人力和物力。

2、世界各地的建筑师一直在探索怎样让建筑过程变得更加简单，并能够减少人力、物力的投入。3D打印技术就是建筑界进行探索的其中一种方法。

3、3D打印技术可以让建筑结构颠覆传统建筑的理念。不同于传统直线形的建筑，3D打印能够创建曲线形的建筑物。通过3D打印技术打造建筑结构的方式被称为“轮廓工艺”，原理其他3D打印机类似，通过挤出机将材料一层层打印出来，但是拥有更庞大的体积。轮廓工艺可以3D打印出房子的外墙，并且可以铺设混凝土层，流出水、电、气管道所需的空间。通过3D打印的轮廓工艺可以实现建筑中的空心结构，该方法比传统方法需要消耗的建筑材料更少。打印目前普及的障碍在于材料和成本。材料来说，现有的材料种类远不够丰富，也不接近民用材料，换句话说，很多材料即使能3d打印，但也不够环保，达不到民用标准。绝大多数的3d打印机只能打印1种或性质接近的几种材料。出现混合材料或多种材料的打印机也是未来的趋势。成本是普及的最大障碍，正如电脑在几十年前的阶段。目前高精度的3d打印机都是比较大型且昂贵，技术专利基本掌握在国外巨头公司手中，民用的小型机使用的是十几年前的开源技术，精度达不到使用需求。。