Mighty Buildings希望通過(guò)熱固性聚合物復(fù)合材料3D打印預(yù)制房屋來(lái)改變現(xiàn)今的建筑行業(yè)。目前，兩座這樣的建筑已經(jīng)建造完成。

雖然品味發(fā)生了變化，材料也有所改進(jìn)，但今天的大多數(shù)住宅仍然采用幾十年前的建造方式：木制框架，由干墻和表面裝修，現(xiàn)場(chǎng)建造，需要大量的手工勞動(dòng)。“你可以把一個(gè)工人從20世紀(jì)的建筑工地扔到今天的裝配廠，他們工作的情況幾乎是一樣的?！盡ighty Buildings的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席可持續(xù)發(fā)展執(zhí)行官薩姆?魯本（Sam Ruben）說(shuō)，“不同的是，現(xiàn)在使用的是釘子槍而不是錘子，但釘子還是那個(gè)釘子?！?/p>

要明確的是：釘子仍然在使用。但是，以傳統(tǒng)方式建造住宅越來(lái)越不可取。從建筑商的角度來(lái)看，這一過(guò)程漫長(zhǎng)、復(fù)雜、成本高昂，而且產(chǎn)生的廢物必須得到妥善處理。每套新房都受到當(dāng)?shù)亟ㄖㄒ?guī)和限制、地塊的大小和形狀以及業(yè)主的品味和要求的約束。與此同時(shí)，建筑業(yè)正面臨熟練勞動(dòng)力短缺，難以找到建造新房所需的工人。

考慮到所有這些，Mighty Buildings 最近從隱身模式中脫穎而出，其使命是改變住宅建筑行業(yè)。自 2017 年以來(lái)，Mighty Buildings一直在悄悄進(jìn)行其專有3D打印技術(shù)的研發(fā)，它的房屋不是木頭和釘子，而是由熱固性聚合物復(fù)合材料制成，可以完成所需的美學(xué)。這些單元不是在現(xiàn)場(chǎng)建造，而是在公司位于加利福尼亞州奧克蘭的工廠中預(yù)制并安裝到位。與傳統(tǒng)的新建筑相比，制造過(guò)程更快、自動(dòng)化程度更高且成本更低，而且產(chǎn)生的廢物更少，從而打造出更節(jié)能的住宅。

不帶支架的熱固性 3D 打印

在過(guò)去的幾年里，3D 打印建筑新聞不乏，但 Mighty Buildings 采取了與大多數(shù)不同的方法，選擇預(yù)制與現(xiàn)場(chǎng)建筑和聚合物復(fù)合材料，而不是混凝土或更傳統(tǒng)的建筑材料。該技術(shù)也不是假設(shè)的。在隱身模式下，這家初創(chuàng)公司與保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室 (UL) 合作，通過(guò)這種方式實(shí)際建造房屋的監(jiān)管后勤工作。該公司是第一個(gè)獲得 UL 3401 認(rèn)證的公司，UL 3401 是 3D 打印建筑結(jié)構(gòu)的新標(biāo)準(zhǔn)。任何部分或完全 3D 打印的房屋仍需要獲得當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)，但 UL 3401 評(píng)估提供了確定 3D 打印結(jié)構(gòu)是否符合給定建筑規(guī)范所需的數(shù)據(jù)。

該標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估的因素包括使用的材料和 3D 打印設(shè)備；在 Mighty Buildings 的案例中，這些都是專有的。它的預(yù)制房屋由一種名為 Light Stone 的熱固性復(fù)合材料建造，并配有專門設(shè)計(jì)用于應(yīng)用它的大型 3D 打印機(jī)。與大多數(shù)沉積式打印機(jī)中使用的熱塑性塑料相比，熱固性聚合物在固化后不能重新熔化；當(dāng)它固化時(shí)，它的材料特性從根本上改變。因此，熱固性塑料通常比熱塑性塑料更堅(jiān)固、更耐熱，但在具有良好層粘附性的情況下打印起來(lái)更棘手。 Mighty Buildings 的 Big-G 打印機(jī)通過(guò)在打印頭上控制固化過(guò)程的兩個(gè)紫外線燈來(lái)應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。

“當(dāng)材料被擠出時(shí)，它會(huì)受到紫外線照射，部分固化，使其能夠支撐自己的重量?！濒敱菊f(shuō)， “這意味著我們可以進(jìn)行無(wú)支撐跨度、自由形式設(shè)計(jì)和非常有機(jī)的形狀。但真正酷的是，它不會(huì)固化得如此之快，以至于我們無(wú)法在各層之間獲得完全的凝聚力。它仍然與下一層完全結(jié)合，這意味著我們得到了一個(gè)完整的整體結(jié)構(gòu)?！?/p>

迄今為止，Mighty Building 生產(chǎn)的住宅單元是單層混合體——應(yīng)用于鋼框架的 3D 打印面板——但這將隨著下一次材料迭代而改變。該公司目前正在開發(fā)一種玻璃纖維增強(qiáng)的熱固性聚合物復(fù)合材料，它的強(qiáng)度與鋼一樣強(qiáng)，無(wú)需鋼框架即可打印多層建筑。材料將獲得 UL 認(rèn)證，適用于室內(nèi)和室外使用，并且可以采用一系列紋理和涂層，從而限制了每棟建筑所需的材料種類。精加工本身是自動(dòng)化的，印刷件通過(guò)自動(dòng)化機(jī)器人單元進(jìn)行銑削和涂層。

Ruben說(shuō)：“我們可以用大約95%的勞動(dòng)力建造建筑，我們真正把人力集中在對(duì)他們來(lái)說(shuō)有意義的5%上，包括裝飾、細(xì)節(jié)工作和電氣工作。”。展望未來(lái)，“我們希望創(chuàng)造一個(gè)全新的建筑工人階層，在比傳統(tǒng)建筑更安全的環(huán)境中使用尖端技術(shù)。這將更容易，每臺(tái)設(shè)備的工作量更少，但由于吞吐量增加，總體工作量會(huì)更大?！?br/>
可持續(xù)住房、分布式制造

Mighty Buildings 工藝將增材制造為傳統(tǒng)制造帶來(lái)的相同好處應(yīng)用于房屋建筑——該工藝是數(shù)字化的、高度自動(dòng)化且?guī)缀醪划a(chǎn)生浪費(fèi)的過(guò)程。裝配式房屋的安裝對(duì)周圍環(huán)境的影響也較小。Mighty Buildings 只需要在房屋交付到現(xiàn)場(chǎng)完成之前澆筑混凝土地基，而不是在數(shù)周的建筑工地上清理一個(gè)完整的建筑工地。

Mighty Buildings 表示，其 3D 打印的預(yù)制房屋的成本比傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)施工成本低 45%，比傳統(tǒng)的預(yù)制房屋的成本低 20% 到 30%，而且尺寸和質(zhì)量相當(dāng)。輕質(zhì)石材材料和填充絕緣的格子墻設(shè)計(jì)使建筑的絕緣性是混凝土的四倍，從而減少了建筑生命周期中的能源消耗。

到目前為止，Mighty Buildings 已經(jīng)在加利福尼亞完成了兩座預(yù)制建筑作為附屬住宅單元 (ADU)，并且在奧克蘭的設(shè)施中還有大約 15 座正在進(jìn)行中。目前，它專注于以預(yù)設(shè)配置提供這些建筑物，并以交鑰匙包直接向消費(fèi)者銷售，但這不是最終目標(biāo)。最終，該公司希望成為建筑商和開發(fā)商的供應(yīng)商，并在全球建立多個(gè)小型生產(chǎn)設(shè)施。
從加利福尼亞開始——該州嚴(yán)格的建筑規(guī)范、材料法規(guī)和抗震要求——將簡(jiǎn)化向其他州和最終其他國(guó)家的推廣。該公司還致力于開發(fā)軟件，使其能夠接受第三方定制的生產(chǎn)設(shè)計(jì)，擴(kuò)大可能的平面圖和美學(xué)的多樣性。