3D打印的房子

MIT的研究人员设计出了这种3D打印系统，由一台引导载具带动大型的机械臂进行操作，它能打印出整个建筑的基础结构。 Credit: Photo Steven Keating, Julian Leland, Levi Cai, and Neri Oxman/Mediated Matter Group

3D打印技术可以囊括的材料已经越来越多，从开始的塑料，金属到玻璃，甚至是食材。目前MIT的相关人员试着把这一技术继续推进，使用3D打印来建造整个房屋结构。

相比于传统建筑方法，这套系统有着速度和经济上的两大优势。结构也可以完全根据你的需求进行自定义，这包括打印各种形状，适应不同地形等等。另外，在建造过程中，不同材料的结合使用同样是可以实现的，也就是说，结构中每一处材料的密度，强度，隔绝性能等都可以按照需求进行设定。

最终，这一技术有望打破传统建造方式的局限，打开新世界的大门，帮助我们造出以前无法完成的新概念建筑。

在传统3D打印领域，这么做意味着：

打印机需要比你的豪宅大一圈。

想要来狠的，就是往大了造，人有多大胆，地有多大产。

典型案例：D-shape

这一系统以Steven Keating等人的一篇论文形式在科学 机器人（Science Robotics）杂志上发表，其作者有机械工程毕业生，MIT媒体实验室的前研究人员，研究助理以及媒体艺术与科学部的助理教授。

体型巨大的3D打印机

系统中由载具带动的大型机械臂其实由一端的小型机械臂操纵，它有着极高的精准度，可以直接用来完成建造过程中的“喷射”任务，如在规定范围内喷射混凝土，或者表面涂料，也可以安装其他的操作头，比如一个铣头。

不像传统的3D打印机那样有一个外壳，打印物体的体积无法超出外壳，这个建造系统并不是一个封闭的盒子，而是可以自处移动的喷射装置，所以它可以打印的物体大小不会受限。为了表现出它的这一特点，它们制造了一个直径50英尺，高12英尺的大型穹顶，而整个制造过程仅花费了14个小时。

南加州大学Behrokh Khoshnevis教授的Contour Crafting

作为初始测试，他们还用这一系统造出了一个泡沫夹层的模板框架，它可以用来建造完整的混凝土结构。这就类似于传统建筑方式中的模板，在搭建好模板框架后就可以向其中填充混凝土等材料使其成型，等它们凝固了再去掉模板完成建造。这一测试主要是为了证明新的3D打印系统也可以和传统建筑方法相结合，在现有建筑规范的指导下被直接使用。

相关人员希望它的最终形态成为一个多项全能的建筑系统。它可以装备一个大铲子，作为正式建造之前平整场地的器械，同时也可以用来采集材料，如挖取土体用来做素土夯实的建筑基础。为了让它的功能更为强大，电力和太阳能都可以作为它的驱动能源，这样就可以对它进行远程派遣，比如去到地震灾区，迅速建造出急需的庇护所等。

用成员Keating的话来说就是“在将来，我们希望能有这样一个全自动的建造机器，你可以派它去月球，火星或者南极，然后它就会呆在那里，年复一年的进行建造工作。”

Norman Foster事务所（北京T3航站楼设计者）跟欧洲航天部门合作，设计的在月球上的宇航员基地的案例，采用3D打印技术。

不过，他也强调“我们还想做出一些马上就可以使用的东西。”也就是这个团队做的初始移动平台，“他可以替换掉建筑过程中的关键环节，并马上整合进施工现场。“

“现在的建造业在很多层面还停留在几百年前，大多数建筑还是四四方方，使用的还是很单一的材料，用锯子和钉子来连接。”Keating在想，如果房屋可以被人们自定义会怎么样？%%这里想表达的可能是，现在的建筑没有他们能造出来的厉害，但是说用锯子和钉子连接就太夸张了，这里也许指的是木结构，不过这个3D打印机也还无法做到打印木结构%%

使用现场环境的数据，将来一个结构的柱子摆放可以基于雷达对地基的探测结果，墙壁可以根据朝向和位置有不同的厚度。比如，冬天时在房子朝北的一面用更厚、隔绝效果更好的墙；或者是根据受力，让从墙脚到墙顶的厚度越来越小；又或是曲面的外观来更好的对抗风力。%%其实基于雷达的场地探测已经被广泛使用了，它叫做GPR（Ground Penetration Radar），由于雷达本身的探测原理导致了探测深度和精度不可兼得。建筑中柱子的位置也基本是由结构本身和设计的荷载确定的，而地基情况则主要是对建筑基础的选择有指导作用%%

这一建造系统的开发被称作数字建造平台（DCP，Digital Construction Platform），它的出现得益于Mediated Matter团队对于无构件建筑的设想，包括建筑结构与外表的结合，将梁和窗户等的建造整合成为单一的工序，还有在建造过程中进行快速调整和适应新的要求。

从建筑师的角度来看，这一项目对传统建造的形式有极大的挑战。像墙、板或者窗户等等分开的部分都可以通过DCP来进行连续一体化的打印。目前，这个系统还可以做到连续喷射不同材料以制造密度不均匀的物品，也可以在喷涂过程中将多种材料混合使用。

Keating说，团队的分析结果表明，除了更快的速度和更低的建造成本，它也能让施工变得更加安全。（实际上，建筑工程是最危险的职业之一，而使用这一系统可以大量减少工人的手头工作。）另外，由于结构的形状和厚度可以进行调整和优化，在建筑材料的使用率上也会有所增益。

针对打印机尺寸这个问题的另一解决方案：分段组装式打印。credit：softkill Design

在工程学中，这一系统确实是一个非常前沿的产品，但是更重要的是，它实现了从机器时代向生物时代的转变。它不再将物体分解成不同的部件，分开生产然后组装，而是直接创造出一个有机的整体。

“所以它对于我来说不仅仅是一个打印机，而是一种全新的关于制造的思考方式。它有助于规范化数字制造领域，也能对建筑学有所帮助…我们的系统旨在看向未来的数字建造领域，它将会给我们带来无限新的可能。”

 来源参考

https://www.sciencedaily.com/releases/2017/04/170426183028.htm

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