從荷蘭建筑師耗時3年3D打印的水岸房屋，到盈創(chuàng)建筑科技在蘇州3D打印的別墅和公寓，再到土豪迪拜即將打造的3D打印未來博物館……建筑行業(yè)正在使用3D打印技術(shù)改變著世界。
3D打印在建造房屋、橋梁等大型項目領(lǐng)域的潛力到底是什么？其實答案并不神秘，3D打印技術(shù)自由造型的技術(shù)特點打開了其在建筑領(lǐng)域應用的神奇之旅，那就是實現(xiàn)傳統(tǒng)制造技術(shù)難以實現(xiàn)的從力學到聲學再到美學的綜合。
3D打印技術(shù)可以為建筑物外墻添加更多的隔熱材料，或者為樓梯間添加更多增強材料；使用3D打印技術(shù)建造房屋，還可以在打印建筑物結(jié)構(gòu)時直接將水管、電路等管線直接預留出來……那么，3D打印在建筑學上的風向標指向何處？
左手力學，右手聲學，往前看是美學
力學：通過3D打印，建筑師們能夠合理的預估損耗，并且減少運輸環(huán)節(jié)的花費。材料也可以用環(huán)保的可回收材料。
世界上最大的工程顧問公司之一奧雅納通過拓撲優(yōu)化和選擇性激光熔化3D打印技術(shù)，打印出復雜的鋼結(jié)構(gòu)件，并使用這些鋼結(jié)構(gòu)件將鋼筋連接在一起，以此z支撐出龐大的建筑物，整個項目比使用傳統(tǒng)建筑技術(shù)節(jié)約了四分之一的建筑材料。
聲學：通過物體形狀的設計來為各種空間創(chuàng)建聲學解決方案的應用前景十分廣闊。而3D打印，非常適合針對這方面的問題創(chuàng)造出獨特和定制化解決方案。聲學深刻影響了我們對于空間的有意識意識或無意識的看法，并在同時構(gòu)成了建筑的重要性能指標。
荷蘭的設計師就通過一組物理測試，衡量和理解不同的幾何形狀和材料特性所能夠?qū)е碌穆晫W后果。然后，從對測量結(jié)果的分析推導出聲音吸收裝置的設計規(guī)則，最后通過參數(shù)化建模將其融入到設計過程中。這些3D打印的聲音吸收裝置就像是安置在空間里的有機結(jié)構(gòu)，“出現(xiàn)”在需要吸收聲音的地方，根據(jù)所處空間的聲學需求和標準用來調(diào)節(jié)聲學性能。
美學：來自北京Silk Project空間實驗室的“蠶絲”水泥涼亭就為世界呈現(xiàn)了一場驚艷的3D打印建筑美學盛宴。設計師設計了獨特的三角美學裝飾結(jié)構(gòu)，然后將模型轉(zhuǎn)為G代碼以方便3D打印時候系統(tǒng)讀取路徑。打印完成后，改項目團隊將這個看似簡單，實際復雜而且十分細膩的藝術(shù)品搭建起來，其獨特的結(jié)構(gòu)和特殊的工藝使得這個涼亭建筑不但美觀且十分結(jié)實可靠。
改進，條條大路通羅馬
對于建筑師來說常見的3D打印機尺寸相對于龐大的建筑物來說十分有限，那么建筑師們又是如何通過3D打印技術(shù)來建造房子呢？聰明的制造商的方法還真不少。
在原有的基礎上改進：荷蘭建筑師歷時3年打造水岸房屋的過程中，突破打印機尺寸的限制也是建筑師們處理的頭等問題。他們是怎么做的呢？其實就是在現(xiàn)有打印技術(shù)的基礎上改造出高達6m的3D打印機，這樣可以打印出形狀復雜的塑料墻板，還可以在其中填充水泥。
化整為零，走拼裝路線：再拿國內(nèi)的盈創(chuàng)建筑科技來說，他們擁有的大型建筑打印機可以使用液體水泥打印墻板，并在打印完成后組裝成完整的建筑物結(jié)構(gòu)。
讓軟件做主：而荷蘭MX3D公司則通過軟件驅(qū)動3D打印機器人的技術(shù)幾乎可以打印出一塊完整的建筑結(jié)構(gòu)。他們將在2017年3D打印工業(yè)機器人在運河的兩端向中間一次性打印完成一座橋梁。這項技術(shù)可以用來緊急修復災區(qū)受損的橋梁，為救災搶險爭取寶貴的時間。
如此說來，如下圖一樣集時尚、實用、環(huán)保于一體的3D打印別墅，說不定哪天就來到我們身邊。
挑戰(zhàn)，亦是機遇
3D打印在建筑行業(yè)還處在探索階段，可以預見，要實現(xiàn)這樣技術(shù)的普及還有不少的挑戰(zhàn)要克服。
3D打印建筑是否堅固耐用恐怕是人們最關(guān)注的問題。建筑物和3D打印技術(shù)都要求材料具有特別屬性，例如，水泥是常用的3D打印建筑材料，因為它可以以液體的形式存在，并且非常堅固。然而事情都有兩面性，水泥材料良好的抗壓縮性能讓抗拉伸能力較弱成為這種材料的弱點。在普通建筑物的水泥板中通常是添加鋼筋來增強其抗拉伸性能。
挑戰(zhàn)及機遇，為此，國際建筑行正通過各種不同方式來探索解決的辦法。例如，在3D打印水泥材料中添加纖維來增強材料的抗拉伸能力。有的建筑師和工程師還通過在3D打印水泥材料的同時打印出水泥中的鋼筋嘗試解決這個問題。英國的建筑學專家則通過建立數(shù)學模型，分析打印層、速度、方向怎樣影響建筑物的最終強度，有助于結(jié)構(gòu)工程師調(diào)整思路，讓建筑物的設計更加適應3D打印的建造方式……
圖：麻省理工3D打印的磚頭骨架
除了之外，麻省理工大學亦另辟蹊徑，使用3D打印出建筑用的磚頭骨架，并將植物大麻和石灰石粉材料填充到骨架中。在設計磚頭骨架和房屋時，房中的管線已被預留好，然后再使用這些磚頭來建造房子。比起完全使用鋼筋混凝土來建造房子，這種獨特的方式將水泥的用量大幅下降，減少水泥生產(chǎn)過程中消耗的能源，從而減少全球7％－8％的碳排放。經(jīng)過力學優(yōu)化的磚頭骨架設計以及特殊的填充材料，將避免以往建筑材料中灰漿鏈接失效的可能，讓磚頭和石頭一樣堅固，大大延長建筑物的壽命。
無論是通過改進3D打印的建筑材料，還是優(yōu)化3D打印建筑物的設計，最終目的都是為了通過3D打印技術(shù)建造出節(jié)省材料、造型豐富而獨特，并且足夠堅固耐用，讓人們可以安心居住和使用的建筑物。
或許，下一步通過3D打印技術(shù)不但可以制造出廉價、美觀并且足夠堅固，能夠抵抗地震、臺風等自然災害的房子呢。
