30小时“打印”一层楼？实地探访世界首个原位3D打印建筑

经济观察报 记者 于惠如12月3日，广东省东北部的河源龙川县，在中建二局广东建设基地的一个创新工作室，摆放着各式各样的建筑模型、党徽、花瓶、桌子、椅子等，而这些物品均是用3D打印机打印出来的。

在距离该创新办公室不远的基地一角，一栋7.2米高的双层办公楼与周边建筑有些不同。如果仔细观察，就会发现这栋建筑的墙体外部有明显的分层，是一层一层叠加建成的。

这是不久前中建二局利用3D打印技术完成的原位“轮廓工艺”3D打印双层建筑。

建筑行业引入3D打印技术已有先例，但大部分需要“拼装”，工厂打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地进行拼装。与已有的3D打印建筑不同，它的特殊之处在于，这是一栋在现场直接将主体打印成形的建筑，无需二次拼装。

12月3日，本报记者在现场看到，这栋3D打印办公楼墙体是螺纹状，由像面条一样的水泥混合物横向层层垒起，每根“面条”都紧密结合。有点像毛坯房的水泥墙体，摸上去粗糙却坚实。

现场几位工人正在为这栋3D打印办公楼的墙体填充，简单装修后便可以使用。根据中建二局规划，该办公楼将来不仅会被作为示范性工程来展示，还将用做车间办公室，最早明年2月使用。

30小时一层楼

今年上半年，苏铠接到“中建二局广东建设基地厂房办公楼3D打印项目”施工任务的时候有些兴奋。苏铠是中建二局广东建设基地有限公司总工程师，负责上述3D打印建筑的施工工程。“原来听过3D打印建筑，但从来没有接触过，接到任务后第一时间就去相关网站搜索了所有有关3D打印建筑的信息。”

该项目是中国建筑股份有限公司立项《建筑3D打印技术及应用示范》课题任务指标之一。任务书要求完成两层200平米的建筑打印示范，所有墙体和柱体采用3D打印技术完成，梁板采用叠合楼板。

作为该项目的施工总工，苏铠不仅需要配合项目研发中心把握施工进度，还需解决施工过程中遇到的实际问题。在中建二局广东建设基地办公楼内有一个青年创新工作室，专门供苏铠团队头脑风暴来讨论施工过程中的棘手问题。

“基本一周有一次固定的讨论会，遇到问题再随时讨论。”苏铠告诉经济观察报记者，创新工作室内的白板就是用来记录问题和好想法的。

12月3日当天，记者看到，白板上写着“打印过程中遇到的问题；3D原位打印突破的技术难点；下一步工作及3D打印技术推广计划”等工作室近期总结。

在一次次的头脑风暴和尝试后，3D打印厂房办公楼终于落成。建筑面积约230平方米，分为上下两层，一层高3.5米，二层高3.3米。打印部分为墙体和构造柱。“建造速度很快，打印机完成占地面积约120平方米的一层楼用时不到30小时。”苏铠介绍，由于3D技术打印房屋全部使用机械自动化操作，可节省至少一半的人力成本。

而在建筑材料方面，该项目也进行了“创新”。“在3D打印建筑时，打印头通过一圈一圈连续喷吐打印材料，经过层层堆积建造墙面。但是如果下层混凝土砂浆凝结慢，没有形成足够的硬度，就无法支撑上层材料的重量，导致墙面变形甚至垮塌；如果凝结太快，又会出现和上层材料的黏合问题。但是，混凝土的水化时间是定的。后来，我们发现要控制水分蒸发的速度。所以在一般的混凝土砂浆中添加了外加剂，解决了这一问题。”苏铠介绍说。

接下来，该技术将被用于深圳规模最大的公共住房项目——长圳项目。“长圳项目的部分配套设施我们可能会采用3D打印技术。”苏铠介绍，先用在配套设施这种低层的建筑上面，再一步步推广。

颠覆脚手架时代

无需砖瓦、木材、施工队，以及搭建好的钢筋架，无需长时间人工加班，利用3D打印机就能造出心仪的房子。

就像蛋糕师用奶油装饰蛋糕一样，3D打印按照路线将“油墨”浇到规定区域，一层一层建房子。

“3D打印建筑的基本原理与一般打印机一样，要有打印机体、喷头、油墨、纸张。”中国建筑技术中心材料工程研究所所长助理霍亮介绍说，如果把建筑四周搭建的金属框架视作打印机的机体，那么喷吐混凝土的打印头就相当于一般打印机的喷头。

作业流程简单清晰。将事先设计好的立体模型载入3D打印系统，装载在起重机上的打印机通过一个可移动的喷嘴喷射出特殊的水泥，在建筑场地上勾画出一个整体轮廓，接着一层一层地叠加建筑墙体，打印机会根据规划图自动留出门窗的位置。

施工前，在地下预埋钢筋笼，打印过程中，随着墙体越来越高，工人趁着混凝土砂浆尚未凝固时可以像切蛋糕一样在墙体底部开洞，为墙体内的钢筋笼与地基中的钢筋焊接预留出空间。

事实上，中国在3D打印建筑技术研发方面已有多项突破。公开资料显示，2014年3月底，上海同济大学召开了建筑3D打印技术全球首发新闻发布会，中国成为全球第一个真正掌握建筑3D打印技术的国家。目前，国内已有多座3D打印房子，包括苏州、通州、西安等地。

在业内人士看来，3D打印建筑技术的诞生，为传统建筑施工方式开启了新世界的大门，颠覆了传统的建筑模式。“从成本、耗材、速度等各方面来说，3D打印技术有着传统建筑施工方式比不上的优势。”苏铠说，3D打印技术机械化程度高、成本低；而且整个施工过程不需要模板，不但能节约材料约60%，还可减少建造过程中的工艺损耗和能源消耗；由于3D技术打印房屋全部使用机械自动化操作，以往要十几名工人操作的项目完全可以减少一半人力；整个施工过程更加安全，工人的劳动强度也降低不少。

同时，因为可实现更高的设计自由度，这一技术可实现更高的定制化要求，推动建筑的标准化与个性化更好结合。

谈及3D打印建造技术在普通住宅的市场前景，中国建筑标准设计研究院副总建筑师魏来曾公开表示，单从技术方面讲，已不存在问题，但目前还不具备大规模应用推广的综合条件，短期内不现实。抛开标准等其他配套措施不谈，现在还没有真正商业化的3D打印机。对目前的房地产业而言，还谈不上影响。

一位地产代理公司市场研究部总监认为，作为重要的不动产，购房者买房时首要考虑因素是安全。无论是从消费者心理还是从客观标准来讲，该技术还有很长的路要走。