在過(guò)去的幾年里，人們見(jiàn)證了3D打印的顛覆性力量。未來(lái)，它又會(huì)如何改變建筑行業(yè)呢？你愿意住在3D打印的房子里嗎？

2018年，增材制造（Additive Manufacturing，AM俗稱3D打?。I(yè)市場(chǎng)規(guī)模并不大，但也達(dá)到了80億美元。然而，按照每年約24-26%的年增長(zhǎng)率，到2026年該行業(yè)預(yù)計(jì)將擴(kuò)大到510億美元。但它為什么能迅猛增長(zhǎng)呢? 3D打印正在顛覆幾乎所有的主要行業(yè)，而且它的潛力還沒(méi)有完全顯現(xiàn)出來(lái)。

3D打印正在醫(yī)療保健、時(shí)裝設(shè)計(jì)、食品、航空航天以及汽車(chē)工業(yè)等領(lǐng)域掀起波瀾。借助3D打印，這些行業(yè)能夠做出樣品，能夠制造零部件，甚至能夠在極短的時(shí)間內(nèi)以很低的成本生產(chǎn)出功能完善的部件。

在3D Systems總裁兼首席執(zhí)行官維奧梅什·喬希（Vyomesh Joshi）看來(lái)，過(guò)去一年3D打印行業(yè)定位為漸進(jìn)式的、有目的性的數(shù)字創(chuàng)新，其進(jìn)展體現(xiàn)在四個(gè)主要方面：生產(chǎn)率、持久性、可重復(fù)性和總運(yùn)營(yíng)成本。

建筑業(yè)呢？

在討論3D打印技術(shù)的顛覆性時(shí)，一個(gè)行業(yè)似乎有時(shí)會(huì)被忽視——那就是建筑業(yè)。然而，在過(guò)去的3到5年里，該行業(yè)所發(fā)生的一些最引人注目的變化及創(chuàng)新，都可以歸功于增材制造。3D打印的便捷性和低成本，讓開(kāi)發(fā)新的施工方法、更好的施工技術(shù)甚至更安全的施工方法都成為了可能。

那么，什么是增材制造呢？它是指利用3D打印機(jī)從數(shù)字文件制造出三維實(shí)體物體的過(guò)程。

據(jù)一些工程師估計(jì)，由于建筑材料成本和勞動(dòng)力成本雙雙降低，使用3D打印技術(shù)建造一座房子的成本將會(huì)降低50%。

下面就來(lái)探討增材制造是如何改變建筑業(yè)的，并看看這些改變會(huì)如何影響到你周?chē)某鞘械摹?/p>

3D打印帶來(lái)全新的施工流程

創(chuàng)意十足的荷蘭公司MX3D利用金屬3D打印和機(jī)器人技術(shù)，為公共項(xiàng)目和商業(yè)項(xiàng)目創(chuàng)造了功能齊全的結(jié)構(gòu)。MX3D團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將增材制造的建設(shè)性力量應(yīng)用于客廳、全球各地的建筑項(xiàng)目甚至其他星球上的項(xiàng)目。

該團(tuán)隊(duì)最酷的項(xiàng)目之一是MX3D橋。他們?cè)诎⒛匪固氐な兄行淖罟爬?、最著名的運(yùn)河之一Oudezijds Achterburgwal上打印了一座功能完備的不銹鋼橋。這座人行橋長(zhǎng)12米，具有令人驚嘆的未來(lái)主義設(shè)計(jì)。建造過(guò)程中，該團(tuán)隊(duì)使用了兩個(gè)工業(yè)機(jī)器人，讓它們分別從橋的一頭開(kāi)始打印，最終在橋的中間匯合。

在該項(xiàng)目中，MX3D團(tuán)隊(duì)還與多位數(shù)學(xué)家、物聯(lián)網(wǎng)專家和一流的3D打印專家展開(kāi)了合作。正如該團(tuán)隊(duì)所描述的，“獨(dú)特的施工方法，讓我們得以利用3D打印打造出堅(jiān)固、復(fù)雜且優(yōu)雅的金屬結(jié)構(gòu)?！?/p>

在不久的將來(lái)，大城市的建筑項(xiàng)目可能直接3D打印完成，幾乎不需要人工輔助。人工智能、5G技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)可能會(huì)在未來(lái)五年內(nèi)使這一目標(biāo)成為可能。

3D打印商業(yè)建筑

迪拜以擁抱新興技術(shù)而聞名。最近，迪拜未來(lái)基金會(huì)（DFF）創(chuàng)造了世界首個(gè)3D打印商業(yè)建筑。在不久的將來(lái)，辦公室、圖書(shū)館甚至咖啡店都可能用3D打印技術(shù)建設(shè)而成。DFF的3D打印大樓高6米，長(zhǎng)36.5米，寬約12.1米。這個(gè)項(xiàng)目只用了一臺(tái)3D打印機(jī)就完成了。實(shí)際打印時(shí)間為17天，建構(gòu)時(shí)間約為3個(gè)月，需要的人力比傳統(tǒng)建筑節(jié)省50%，所產(chǎn)生的建筑垃圾也減少了60%。

像這樣的項(xiàng)目是建設(shè)我們周?chē)鞘械慕^佳案例。

更好的施工方法

在大數(shù)據(jù)當(dāng)?shù)赖臅r(shí)代，數(shù)據(jù)就是金子?；跈C(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的工具，可幫助人類做出更好的決策?，F(xiàn)在，我們比以往任何時(shí)候都更能夠挖掘大量的數(shù)據(jù)，來(lái)更好地展開(kāi)建造、施工和設(shè)計(jì)工作。利用這些新興技術(shù)能夠提高施工的精準(zhǔn)度。得益于3D打印的一些獨(dú)特性，開(kāi)發(fā)商甚至能夠創(chuàng)建最優(yōu)化的不規(guī)則設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，來(lái)滿足個(gè)性化需求或者適配特定的環(huán)境。

埃因霍溫科技大學(xué)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了3D打印房屋，它們看起來(lái)像是來(lái)自外星世界。混凝土3D打印的房子擁有你可能渴望的所有設(shè)施。家居設(shè)計(jì)可以高度定制，以滿足個(gè)人或家庭的需要。

3D打印讓建筑更加安全

施工是一項(xiàng)非常危險(xiǎn)的工作。根據(jù)美國(guó)職業(yè)安全與健康管理局（OSHA）的數(shù)據(jù)，美國(guó)每年每5個(gè)工人死亡案例中就有1個(gè)與施工有關(guān)。雖然施工方法在不斷改進(jìn)，但僅在2018年，建筑工人死亡就占美國(guó)所有致命工傷的47%。其中，33.5%的死亡是墜落造成的，11%是因?yàn)楸晃矬w擊中造成的，8.5%是觸電造成的，5.5%是被物體夾住造成的。

增材制造將使得施工變得更加安全。3D打印一個(gè)建筑最終將需要很少的人力。再加上由機(jī)器人來(lái)處理危險(xiǎn)的任務(wù)，就可以大大減少與施工相關(guān)的傷亡。

大大降低施工成本

3D打印將使施工過(guò)程更容易。首先，3D打印將有助于從多個(gè)方面減少材料的浪費(fèi)。在3D打印的建筑項(xiàng)目中，具體需要多少材料就用多少材料，而不像傳統(tǒng)項(xiàng)目那樣批量訂購(gòu)材料。用于這些項(xiàng)目的建筑材料可以更容易地回收利用，在其他的項(xiàng)目中再次使用。

項(xiàng)目需要較少的人力，因而可降低人工成本?；旧?，由于工傷、施工時(shí)間和材料成本全都減少，開(kāi)發(fā)商的利潤(rùn)會(huì)大幅增加。

3D打印經(jīng)濟(jì)適用房

在建筑業(yè)中，增材制造的另一個(gè)顯著影響是在房屋建設(shè)上。全球有許多初創(chuàng)公司正在利用3D打印的威力，在24小時(shí)甚至更短的時(shí)間內(nèi)建造出適合居住的房屋。全球領(lǐng)先的Winsun 3D公司甚至已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種利用回收材料打造3D打印房屋的方法。這些3D打印的房屋經(jīng)久耐用，有的還可以移動(dòng)，因而讓把家搬到另一個(gè)地方成為可能。成本更低，施工時(shí)間更短，也意味著有望讓更多的人有房可住。

這方面最好的例子莫過(guò)于3D打印創(chuàng)業(yè)公司ICON和非盈利組織New Story在墨西哥農(nóng)村的合作項(xiàng)目。牽頭這個(gè)項(xiàng)目的New Story有一個(gè)簡(jiǎn)單的使命：利用3D打印在施工上的強(qiáng)大威力，為低收入家庭和生活在惡劣環(huán)境中的人們提供負(fù)擔(dān)得起的住房。借助一臺(tái)33英尺長(zhǎng)的大型3D打印機(jī)，該協(xié)作團(tuán)隊(duì)已經(jīng)建造了整個(gè)3D打印住宅社區(qū)。每個(gè)房子的建造時(shí)間不到24小時(shí)，面積為500平方英尺（約合46.5平方米），屋頂、窗戶和內(nèi)部裝飾一應(yīng)俱全。

“我們面臨的挑戰(zhàn)是巨大的，全球有超過(guò)10億人生活在沒(méi)有無(wú)瓦遮頭的地方。為了降低這個(gè)數(shù)字，我們必須要提升我們的規(guī)?；芰Α！?New Story團(tuán)隊(duì)說(shuō)。

在不久的將來(lái)，3D打印房屋將會(huì)變得更加普遍，使各個(gè)階層的人們都擁有自己的房子。haus.me等公司所創(chuàng)造的3D打印房子，看起來(lái)就像未來(lái)主義的宜家產(chǎn)品目錄上新鮮出爐的東西。這些漂亮的房子在能源方面可以自給自足，因而居民能夠完全脫離電網(wǎng)。你希望住在3D打印的房子里嗎?

展望未來(lái)的3D打印技術(shù)

3D打印在建筑領(lǐng)域仍處于初期應(yīng)用階段，但該行業(yè)本身正在快速發(fā)展。然而，要3D打印出整個(gè)城鎮(zhèn)乃至整個(gè)城市，仍然前路漫漫，有一些障礙需要克服。最大的局限之一是，建筑打印機(jī)往往一次只能使用一種材料。

這就是為什么可能需要同時(shí)使用多臺(tái)打印機(jī)或其他人力來(lái)完成一個(gè)項(xiàng)目。更重要的是，建筑行業(yè)還沒(méi)有找到一個(gè)商業(yè)上可行的方法來(lái)打印大規(guī)模的城市級(jí)結(jié)構(gòu)，因?yàn)樾枰蛟斐龀?jí)巨型的3D打印機(jī)。盡管如此，3D打印建筑的世界還是令人興奮的。5年后，你或許會(huì)生活在3D打印的房子里。