2021 年，3D打印市場(chǎng)價(jià)值138.4 億美元，預(yù)計 2022 年至 2030 年的復(fù)合年增長(cháng)率為 20.8%。目前，3D 打印硬件領(lǐng)(lǐng)域處于市場(chǎng)領(lǐng)(lǐng)先地位，通過(guò)在支持經(jīng)(jīng)濟適用房、快速工業(yè)(yè)化、發(fā)(fā)展民用基礎(chǔ)設(shè)施、更安全的城市化和優(yōu)(yōu)化勞動(dòng)力成本方面的兼容性，3D 打印硬件占全球收入的 60% 以上。

全球建筑行業(yè)(yè)可以從3D打印建筑中獲得益處。比如，3D打印可減少浪費并減少溫室氣體對環(huán)(huán)境的有害影響，同時(shí)不會(huì )影響工人的時(shí)間和安全。下面，大家一起來(lái)看看3D打印建筑在實(shí)際應(yīng)用方面的優(yōu)(yōu)勢吧。

減少浪費，增加房屋

由于通貨膨脹和房?jì)r(jià)高等原因，世界各地的流浪人口持續(xù)增加。據(jù)統(tǒng)計，僅在哥倫比亞，平均每天就有近500萬(wàn)無(wú)家可歸者?？梢哉f(shuō)，目前沒(méi)有足夠的永久性、經(jīng)(jīng)濟性的住房。

基于上述原因，浪費資源越來(lái)越不可取。與銑削或激光切割等其他減材生產(chǎn)(chǎn)技術(shù)(shù)相比，3D打印僅使用將設(shè)計變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)所需的確切材料量，3D 打印的增材特性逐層構(gòu)建組件，產(chǎn)(chǎn)生的廢料更少。所以，3D打印能夠通過(guò)減少浪費向更多人提供更少的材料來(lái)解決與資源稀缺的問(wèn)題。

△Serendix Partners在不到 24 小時(shí)內(nèi) 3D 打印的緊急避難所概念圖。圖片由 Serendix Partners 提供。

3D 打印的增材制造過(guò)程能夠創(chuàng )(chuàng)建更復(fù)雜的形狀、更快地構(gòu)建對象并降低勞動(dòng)力成本。它還可以在難以到達的貧困地區(qū)建造房屋，日本已經(jīng)(jīng)在23小時(shí)12分鐘內(nèi)建立了應(yīng)急住房模型。事實(shí)證明，3D 打印能夠比傳統(tǒng)技術(shù)(shù)更快、更經(jīng)(jīng)濟地建造單戶(hù)住宅。在美國，建造房屋的平均成本約為282,000 美元，使用 3D 打印混凝土制作相同的設(shè)計可以將成本降低 20-40%。

減少碳足跡

除了社會(huì )住房問(wèn)題和快速建設(shè)之外，建設(shè)領(lǐng)(lǐng)導(dǎo)者還必須考慮他們對氣候的影響。獨立的3D打印不會(huì )消除二氧化碳 (CO2) 排放，但通過(guò)更智能的城市規(guī)劃、替代材料的使用和廢物減少，這項技術(shù)(shù)減少碳排放的潛力是巨大的。

△“世界上最大的”3D 打印混凝土房屋，使用 COBOD 技術(shù)(shù)和 D.fab 混凝土材料制成。圖片由 COBOD 提供。

2021年12月，人們已經(jīng)(jīng)建造了世界上最大的 3D 打印混凝土建筑，超過(guò) 99.5% 的材料來(lái)自當(dāng)?shù)?。這不僅導(dǎo)致二氧化碳排放量大幅減少，而且還意味著(zhù)成本的節(jié)約。這座190平方米房屋墻壁的3D打印材料總成本為1600歐元，僅為使用傳統(tǒng)材料和方法成本的 8%。

過(guò)去，在偏遠地區(qū)建設(shè)需要將大量機械和資源從城市運輸?shù)睫r(nóng)村地區(qū)，在建設(shè)開(kāi)始之前就排放了大量的溫室氣體。由于3D打印系統(tǒng)是便攜式和可移動(dòng)的，因此該技術(shù)(shù)適用于異地、預(yù)制生產(chǎn)(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，無(wú)需頻繁搬運。

在城市外圍進(jìn)行建筑時(shí)，異地3D打印會(huì )發(fā)(fā)揮其優(yōu)(yōu)勢。最大限度地減少施工團隊需要行駛的距離可以減少產(chǎn)(chǎn)生的二氧化碳?？拷兄行牡慕ㄖ馕噸磥?lái)居民的通勤時(shí)間更短，汽油排放量也更低。對于地形復(fù)雜的許多區(qū)域，如果沒(méi)有更靈活的 3D 打印解決方案的支持，這些位置可能無(wú)法到達。

△3D 打印的后院工作室。圖片由 Azure Printed Homes 提供。

此外，還有不同的研究和項目正在進(jìn)行，旨在將廢物（例如再利用塑料）與 3D 打印材料結(jié)合起來(lái)，以鼓勵和加速循環(huán)(huán)經(jīng)(jīng)濟。智能設(shè)計和先進(jìn)的 3D 打印技術(shù)(shù)為在具有挑戰(zhàn)性的景觀(guān)中建造城市打開(kāi)了大門(mén)，同時(shí)降低了碳足跡并降低了成本，從而為有需要的人增加了經(jīng)(jīng)濟適用房的數(shù)量。

保護工人和環(huán)(huán)境

2020 年，建筑業(yè)(yè)顯示每 10 萬(wàn)人中約有10人遭受致命工傷。3D打印技術(shù)(shù)不僅最大限度地減少了支持氣候變化工作的浪費，而且也能改善工作條件。打印系統(tǒng)的機械系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)意味著(zhù)設(shè)計人員可以通過(guò)自動(dòng)化流程生產(chǎn)(chǎn)數(shù)字模型的精確復(fù)制品，幾乎不需要人工輸入或監(jiān)督，這減少工人受傷和勞動(dòng)力成本。

△WASP 的 TECLA 3D 打印房屋，使用原始地球材料制成。圖片由 WASP 提供。

最新打印技術(shù)(shù)使復(fù)雜的設(shè)計成為可能，這也促使建筑團隊嘗試使用有機、可持續(xù)和可再生材料，例如生土房屋和竹復(fù)合結(jié)構(gòu)。與更常用的樹(shù)木相比，竹子每公頃多吸收約 35% 的二氧化碳，是一種不需要化肥或殺蟲(chóng)劑的天然有機產(chǎn)(chǎn)品。雖然生土是碳中和的，但它需要數(shù)字制造才能最大限度地提高粘土材料的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)(chǎn)量。盡管生土的耐久性存在爭議，但市場(chǎng)上也出現(xiàn)了一些解決方案，可以使用 99% 的本地可用材料，用真正的混凝土進(jìn)行打印。

3D 打印可以創(chuàng )(chuàng)建盡可能高效的定制基礎(chǔ)設(shè)施。憑借結(jié)構(gòu)設(shè)計的更大靈活性，建筑師可以制定巧妙的計劃，將可持續(xù)材料無(wú)縫結(jié)合、保留熱量、降低能源消耗，并創(chuàng )(chuàng)造合理空間結(jié)構(gòu)，讓殘疾人能夠舒適地生活。

3D 打印采用智能設(shè)計和分層制造方法，可以減少材料使用，以更少的成本構(gòu)建更多的東西，并且沒(méi)有性能折衷。傳統(tǒng)上，狹窄的城市空間和復(fù)雜的環(huán)(huán)境限制了安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)設(shè)施的可用性，而3D打印正在引領(lǐng)(lǐng)潮流。它支持建筑公司在不影響工人安全和現(xiàn)場(chǎng)條件的情況下設(shè)計更環(huán)(huán)保的建筑?？偟膩?lái)說(shuō)，3D打印提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活性和建筑材料的擴展性，正打破當(dāng)今可持續(xù)建筑和傳統(tǒng)建筑的界限。

來(lái)源：南極熊