随着3D打印（yìn）建筑技术的不断发展，其对（duì）整个建筑行业的影（yǐng）响在不断加深。日前，“世界首例（lì）原位3D打印双层示范建筑”在（zài）广东成功完成主体结构，意味着我（wǒ）国（guó）建筑3D打印技术（shù）在某些应（yīng）用方面已经超越国（guó）外同行，未（wèi）来有望深入改（gǎi）变我们的生（shēng）活（huó）。

两层小楼，7.2米高，一层层叠起的墙（qiáng）体，颜（yán）色灰突突的。在一栋栋摩天大厦（xià）拔地而起、众（zhòng）多地标性建筑彰（zhāng）显特色的今天，这样一栋小楼，显得（dé）很平常。

但是，如果（guǒ）这栋小楼（lóu）是“3D打印”出来的呢？

    “世界首例原位3D打印双层示范建筑”效果图。（图片由中建二局华南公司提供）

这栋小（xiǎo）楼不（bú）寻常（cháng） 

11月（yuè）17日，中建二局（jú）广东建设基（jī）地。一个高大的金属框架立在地面，喷吐混凝土（tǔ）材料的“打（dǎ）印（yìn）头”悬挂（guà）其上，可以实现XYZ轴3个方向上的自由移动。此时，连续“喷墨（mò）”几十（shí）个小时的建筑（zhù）3D打印（yìn）机已经完成了工作（zuò）——这栋其貌不扬的小楼就是（shì）它的（de）作品。

小楼有个（gè）响当当的名号（hào）——“世界（jiè）首例原（yuán）位3D打印双层（céng）示（shì）范建筑”。其特殊性在于，它是一（yī）栋“原位（wèi）3D打印”出（chū）来的建筑，是一栋（dòng）不用拼装、在现场直接将主体打（dǎ）印成形的（de）建筑，也是一栋首次运用这项技术并成（chéng）功（gōng）完成的双（shuāng）层建筑。同时，这（zhè）也意味着我国（guó）建筑3D打印技术与国际同步发展（zhǎn），甚至在某（mǒu）些应用方（fāng）面已经超越国外同行（háng）。从这个角度看，这栋小楼（lóu）不寻常。

3D打印技术诞生于上（shàng）世（shì）纪90年（nián）代中期。一般认为，这（zhè）是一（yī）种以数（shù）字模型文件为基础，运用粉末（mò）状（zhuàng）金属或塑料（liào）等可黏合材料，通过（guò）逐层打印的方式来构造物体（tǐ）的技（jì）术，在航空（kōng）航天、医疗产业（yè）等领（lǐng）域都有应用，而应用（yòng）在（zài）建筑方（fāng）面（miàn）还很少见。

中国建筑技术中心材料工程（chéng）研究所所长（zhǎng）助理霍亮介绍：“3D打印建筑的基（jī）本原理与一（yī）般打（dǎ）印机一样，要有打印（yìn）机体、喷头（tóu）、油墨、纸（zhǐ）张。”如果把（bǎ）建（jiàn）筑（zhù）四周搭建的金属框架视作打（dǎ）印机（jī）的机体，那么喷吐（tǔ）混（hún）凝土的（de）“打印头（tóu）”就相当于打印机（jī）的（de）喷头。建筑打印用的“油墨”可不是普通的（de）混（hún）凝土，而（ér）是为打印施工特殊配制的打印材料。当然，“纸张”也十分重要。在施工前，工人在（zài）地下预埋钢筋，这就相当（dāng）于“纸张”了（le）。打印头通（tōng）过（guò）一圈一圈连续（xù）喷吐宽5厘米、厚（hòu）2.5厘米的打（dǎ）印材料（liào），经（jīng）过层层（céng）堆积建（jiàn）造墙面，不到30个小时就能（néng）打印完占地面积约120平方（fāng）米的一层楼墙面。而且在（zài）打印过程中，随着（zhe）墙体不断升高，还（hái）需要按照（zhào）图纸加装钢筋，使“纸（zhǐ）张”实现动（dòng）态（tài）延伸。

“工人可以（yǐ）趁（chèn）着混凝土（tǔ）砂浆尚（shàng）未凝（níng）固时在墙体底部开洞，为墙体内的钢筋笼与地（dì）基中的钢筋（jīn）焊（hàn）接预留（liú）出空（kōng）间。”中建（jiàn）二局广东建设（shè）基（jī）地有限公（gōng）司科（kē）技部副经理黄云补充说，“手（shǒu）感像是切蛋糕（gāo），操作起（qǐ）来（lái）相当（dāng）方便”。

3D打（dǎ）印墙体特写照片（piàn）。（图片（piàn）由中建二（èr）局华南公司提供）

打印技（jì）术不寻常 

且（qiě）不说现场观感，从技术（shù）层面描述建筑的“打印”过程也不复杂：先（xiān）是通过（guò）计算机软件完成模型分割；接着将三维（wéi）图形信息转化成打印路径，同时计算出打印速度；然后（hòu）输送泵（bèng）将（jiāng）打印材料送至打印头，打印头再按照设定程序进行三维（wéi）走位（wèi），建筑构件就被“打印”出来了。此次打印完成（chéng）占地面积约120平方米的（de）一楼墙面，用时不到（dào）30个（gè）小时。

然而，新（xīn）技术简（jiǎn）单易行的背（bèi）后是科技力量的强大支撑。

一是打印（yìn）材料不寻常。宽5厘米（mǐ）、厚2.5厘（lí）米的混凝土材（cái）料一层覆盖一层，如果下层混凝土凝结慢，强度（dù）不够，就无（wú）法支撑上层材料的重量，有可能导致墙面（miàn）变形（xíng）甚至垮塌；如果凝结得太快，每一层材料与上层材料的有效黏合又（yòu）难（nán）以（yǐ）实（shí）现。如何让混凝土满足3D打印建筑的需求，本身就是（shì）个难题。“我们通过反复试验，在普通混凝（níng）土中添加了（le）外（wài）加剂，通（tōng）过（guò）调节材（cái）料黏稠度和（hé）凝结时间，解（jiě）决（jué）了这（zhè）一（yī）问题。”霍亮说（shuō）。

二（èr）是原位3D打印建筑技术不寻常。客（kè）观地看，在建筑行业引入“3D打（dǎ）印”技术已有先例，但大部（bù）分应用都在工厂中完成。工厂打（dǎ）印出能够组合拼装成形的各种建筑构件，然后搬运到建筑所在（zài）地进行拼装。而原位3D打印建（jiàn）造（zào）技术可（kě）以实现原位打印，即在现场直（zhí）接将（jiāng）主（zhǔ）体打印成形，无需（xū）二次拼装，这需要克服户外（wài）环（huán）境变化带来的一系列挑战。对此，施工人员（yuán）在建筑周边装备（bèi）喷雾设施，用（yòng）于打印中（zhōng）的保湿和打印（yìn）后的（de）混凝土养护。“饭（fàn）要一口一口吃，楼（lóu）要一层一层印。在一层墙体打印完（wán）成（chéng）后（hòu），我们还需养（yǎng）护（hù）至少（shǎo）3天，确保材（cái）料（liào）强度达（dá）到（dào）可开展（zhǎn）下阶段施工的条件（jiàn）。”中建二局广东建设基（jī）地有限公司总工程师苏铠说。

三是建（jiàn）造难（nán）度不（bú）寻常（cháng）。此次实践，他们采用轮（lún）廓工（gōng）艺，分内外两（liǎng）层打（dǎ）印，打印出（chū）的墙（qiáng）体（tǐ）是“空心”的，方便添加保暖填充物。而将这项技（jì）术成功运（yùn）用到（dào）难度更大（dà）的双（shuāng）层（céng）建筑建造上，更是一（yī）种（zhǒng）突（tū）破。

施（shī）工人员（yuán）在3D打（dǎ）印墙体施工中。（图片由中建二局华南公（gōng）司提供）

在不寻（xún）常中求索“寻常”

研（yán）制（zhì）3D打印建（jiàn）筑，意（yì）义何（hé）在（zài）？

苏（sū）铠（kǎi）向经济日报-中国经济网记者介绍：与传（chuán）统施工技术相比（bǐ），3D打印技术的机械化程（chéng）度（dù）更（gèng）高、成本更低；而且整个施（shī）工过程不需要模（mó）板，不但能（néng）节约材料（liào）约60%，还可减少建（jiàn）造过（guò）程中的工艺损耗（hào）和能源消耗；由于3D技术（shù）打印房屋（wū）全部使用机械自动化操作，以往要十几（jǐ）名工人操（cāo）作（zuò）的项目完全可以减少一（yī）半人力（lì）；特别重要的是，整个（gè）施工过程更加安全，工人的劳动强度也降低不少。

站在更（gèng）大（dà）的格局上看，建筑3D打印（yìn）技术（shù）对整个建筑行（háng）业的影响亦在不断（duàn）加深。一方面，应用这（zhè）一技术（shù）可实（shí）现更高的（de）设计自由度，这（zhè）为建（jiàn）筑设计师的自（zì）由创作提供了更多可（kě）能；另一（yī）方面，这一技术可实现（xiàn）更高的定制化要求，能推动建（jiàn）筑的标准化与个（gè）性化更好结合。“这将是一个打（dǎ）破传统束缚、使建筑结构顺应个性化需求的过程。”霍（huò）亮说。

无论技术（shù）有多牛（niú），能否实现大规模应用才是关键。于是，在一系列不寻常（cháng）中求索（suǒ）“寻常”，是建（jiàn）筑3D打印技（jì）术研发团（tuán）队始终关注的（de）问（wèn）题。此次原位3D打印技术的成功应用，克服了需（xū）要大量机械（xiè）吊装预制构件、构件二次运输等问题（tí），为3D打（dǎ）印技术在建筑领域（yù）的推广奠定了基础。

现实地看，从（cóng）技术突破到应用推广，建筑3D打印还有很长一段（duàn）路要走，还（hái）有一（yī）些难（nán）题尚（shàng）未解决。比如，3D打印具有无（wú）模板的优点（diǎn），但是打（dǎ）印墙体（tǐ）中的横向（xiàng）钢筋、竖向钢筋（jīn）、箍筋（jīn）的布（bù）置和连接在目前的工（gōng）艺中还不能有效解决（jué）；又（yòu）如，不同建（jiàn）筑环（huán）境对打（dǎ）印（yìn）材料的要求也不同，研发具有（yǒu）更优越强度及耐久性的建筑3D打印材料，也是建筑3D打印技术更好推广的重要基础；再如（rú），建筑3D打印机也需要进（jìn）一步强化能力、实（shí）现（xiàn）更多功能，能够根据建筑的体量大小、建筑（zhù）场地（dì）附近（jìn）的施（shī）工条件以及施工进度的要求，进行全尺寸打印（yìn）、分段组（zǔ）装式打印、群组机器人集合打印（yìn）等。

因此（cǐ），霍亮（liàng）特别强（qiáng）调：“建筑3D打印技术与（yǔ）现有施（shī）工技术（shù）是互补的（de）、相互依（yī）靠的关系。研发及应用（yòng）这一技术不（bú）是要替代现有施（shī）工（gōng）技术（shù），而是将其作为（wéi）对现（xiàn）有施工技术的一（yī）个强有力补充。”

虽然未来的不确定性很（hěn）多（duō），但可以预见的是，由于（yú）建筑3D打印技术的不断发（fā）展，整个（gè）建筑行业（yè）的（de）设计、施工思路与方法必将随之变化。建筑师、工程师（shī）和建筑工人将借助科技之（zhī）力，将建筑与（yǔ）3D打印结合（hé），完成对现（xiàn）有建筑技术的再造。