小到??、?到住?萬(wàn)物皆可3D打印

3D打印技術(shù)作為一種革新技術(shù)，正在逐漸“強(qiáng)勢(shì)”地闖進(jìn)我們的生活。憑借在滿(mǎn)足客戶(hù)個(gè)性化和定制化需求方面的優(yōu)勢(shì)，和使用材料的減少對(duì)提高工業(yè)生產(chǎn)效率的價(jià)值提高，3D打印技術(shù)越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用于各行各業(yè)產(chǎn)品零件的研發(fā)和生產(chǎn)中，給全球制造范式帶來(lái)了顛覆性的變化。

2015年，荷蘭服裝設(shè)計(jì)師寶琳使用3D打印制作出了一套“會(huì)呼吸”的服裝——衣服會(huì)根據(jù)人的運(yùn)動(dòng)自然伸縮，像珊瑚一般呼吸，用未來(lái)科技向時(shí)裝界發(fā)起了創(chuàng)新的挑戰(zhàn)。

作為世界第二大農(nóng)產(chǎn)品出口國(guó)，從開(kāi)發(fā)出世界上第一臺(tái)3D面食打印機(jī)的原型，到醫(yī)院使用3D打印技術(shù)為患者定制個(gè)性化的營(yíng)養(yǎng)膳食，荷蘭將3D打印技術(shù)與農(nóng)業(yè)創(chuàng)新結(jié)合，走在了世界前沿。

2017年，世界上第一座3D打印混凝土橋梁在荷蘭海默特正式投入使用。

該橋梁由荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)與BAMInfra建筑公司合作建造，由3D打印技術(shù)堆砌了800層材料，長(zhǎng)約8米，可以承受40輛卡車(chē)的重量。

其建造時(shí)間卻僅為3個(gè)月，混凝土的精準(zhǔn)使用也使材料成本和資源浪費(fèi)降低了許多。

就在不久前，世界上第一座3D打印鋼橋投入使用，這座橋坐落在阿姆斯特丹的一條運(yùn)河上，注入了無(wú)數(shù)傳感器，可以檢測(cè)壓力、運(yùn)動(dòng)、震動(dòng)和溫度。

截至2020年，荷蘭共有76家3D打印技術(shù)相關(guān)的初創(chuàng)公司。同時(shí)，歐洲專(zhuān)利局（EPO）的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，荷蘭的3D打印發(fā)明家和研究人員是最活躍的專(zhuān)利申請(qǐng)人之一。即便如此，荷蘭并沒(méi)有因?yàn)樘幵?D打印行業(yè)的領(lǐng)先地位就松懈。

時(shí)至今日，荷蘭人仍然在不斷開(kāi)發(fā)、探索3D打印技術(shù)的突破性發(fā)展，向全球傳播其超凡創(chuàng)意。

為什么需要3D住宅？

2021年，荷蘭人口超過(guò)1700萬(wàn)，大量的人口聚居于城市地區(qū)，日益增長(zhǎng)的人口數(shù)量已經(jīng)超過(guò)可負(fù)擔(dān)住房的數(shù)量。

2020年荷蘭住房市場(chǎng)報(bào)告顯示，從當(dāng)前的人口增速來(lái)看，荷蘭到2030年前至少需要建造84.5萬(wàn)套房子。

同時(shí)，受到2008年全球金融危機(jī)的影響，許多建筑公司宣布破產(chǎn)，導(dǎo)致荷蘭建筑工人短缺，住房短缺現(xiàn)象較為嚴(yán)重。

住房短缺進(jìn)一步加劇了房?jī)r(jià)的上漲。對(duì)于那些單身的年輕人來(lái)說(shuō)，想在城市里找到落腳安家之處可謂難上加難。也正因?yàn)槿绱耍商m無(wú)家可歸的人數(shù)呈持續(xù)上升狀態(tài)。

建筑對(duì)環(huán)境所帶來(lái)的影響也是不容忽視的。世界觀察研究所稱(chēng)，建筑行業(yè)每年消耗全球40%的原石、礫石和25%的原生木材，其中大半能源都是不可再生能源。

傳統(tǒng)房屋建造過(guò)程中所澆筑的混凝土是實(shí)心的，實(shí)際所用的混凝土量遠(yuǎn)多于建設(shè)需要的混凝土量。而生產(chǎn)混凝土的過(guò)程中會(huì)釋放大量的溫室氣體，加劇了環(huán)境惡化。

此外，建筑過(guò)程中所產(chǎn)生的噪音、空氣污染、水污染和光污染擾亂了野生動(dòng)物的自然晝夜節(jié)律，生物多樣性急劇減少。國(guó)際能源署執(zhí)行董事布里爾表示，若建筑行業(yè)不能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展，其所產(chǎn)生的環(huán)境污染將對(duì)全人類(lèi)的生存帶來(lái)威脅。

在人口增長(zhǎng)、住房短缺、環(huán)境惡化的背景下，荷蘭人創(chuàng)造性地提出新設(shè)想：能否有一種建造方式，既能省時(shí)省力，還能緩解環(huán)境問(wèn)題？

荷蘭人的解決辦法是：3D打印。

3D住宅，可能嗎？

用3D技術(shù)打印住宅——這個(gè)曾經(jīng)無(wú)法想象的事情，在荷蘭成為了現(xiàn)實(shí)。

2016年，荷蘭建筑師事務(wù)所DUSArchitects在阿姆斯特丹建造了一間由3D技術(shù)打印而成的迷你小屋和和一個(gè)浴缸。

這座3D打印小屋由可持續(xù)生物塑料制造，如果有一天小屋喪失使用價(jià)值，其可持續(xù)原材料也可以在粉碎后被打印成全新的設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)也表示，3D打印技術(shù)可用于臨時(shí)住房建設(shè)或?yàn)?zāi)區(qū)救援，造福人類(lèi)。

2018年，荷蘭埃因霍溫科技大學(xué)宣布啟動(dòng)“里程碑項(xiàng)目”，計(jì)劃在五年內(nèi)采用3D打印技術(shù)打印5座可租賃的商業(yè)住宅，由荷蘭建筑事務(wù)所Houben&VanMierloArchitecten負(fù)責(zé)3D住宅的設(shè)計(jì)工作，荷蘭政府、承包商VanWijnen、房地產(chǎn)公司Vesteda、材料制造商SaintGobain-WeberBeamix和工程公司W(wǎng)itteveen+Bos合作參與項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)與落地。

2021年4月底，荷蘭70歲的魯特茲和67歲的鄧科斯成為了荷蘭第一批3D打印住宅的租客，這是世界上首個(gè)基于3D混凝土打印的商業(yè)住宅。

此前，魯特茲曾看過(guò)3D打印住宅的設(shè)計(jì)圖紙，當(dāng)時(shí)的他深深地被圖紙上童話般的設(shè)計(jì)所打動(dòng)。因此，當(dāng)他在網(wǎng)絡(luò)上看到該3D打印住宅的出租信息時(shí)，便義無(wú)反顧地申請(qǐng)成為第一批租客。

該住宅坐落于埃因霍溫市郊區(qū)一片樹(shù)木繁茂的自然環(huán)境中，巨石狀的房屋自然地融入其中，與周?chē)h(huán)境交相呼應(yīng)，讓租客能夠零距離地與大自然親密接觸，獲得心曠神怡的住房體驗(yàn)。

房屋總面積達(dá)94平方米，包含一個(gè)客廳和兩個(gè)臥室，并配備齊全的家具設(shè)施。此外，房屋月租金為800歐元（約合人民幣6143元），遠(yuǎn)低于市場(chǎng)租金均價(jià)。對(duì)于夫妻來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一個(gè)足夠溫馨舒適的經(jīng)濟(jì)適用房。

房屋由24個(gè)3D打印的混凝土構(gòu)件在異地逐層打印，隨后這些構(gòu)件被卡車(chē)運(yùn)到建筑工地，置于已有的地基上，進(jìn)一步安裝屋頂和窗框。通過(guò)暴露在外的墻體，租客能夠清晰地看見(jiàn)層層紋理，從中窺見(jiàn)3D打印技術(shù)的奇妙原理。

埃因霍芬科技大學(xué)教授薩雷特是3D打印領(lǐng)域的一名研究者，他表示，與傳統(tǒng)建造相比，3D打印住宅可節(jié)省約30%的材料，將水泥的使用量和運(yùn)輸量控制在最低水平，降低建造成本，減少對(duì)環(huán)境的影響。

與建筑工人相比，機(jī)器在效率和時(shí)長(zhǎng)上也頗具優(yōu)勢(shì)。通過(guò)機(jī)器無(wú)間斷地打印，僅僅花費(fèi)120小時(shí)就能建成整座房屋，大大縮短了建筑時(shí)間。

此外，3D打印具有較高的適應(yīng)性。在未來(lái)，荷蘭預(yù)計(jì)將使用3D技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模現(xiàn)場(chǎng)房屋建造，以緩解荷蘭國(guó)內(nèi)房屋資源短缺問(wèn)題。

同時(shí)，由于傳統(tǒng)混凝土的形狀非常僵硬，房屋形狀大多統(tǒng)一，而房屋建造所使用的3D打印機(jī)本質(zhì)上是一個(gè)沿著二維軌道移動(dòng)的在空中的機(jī)械噴嘴，建筑師可以根據(jù)自己的喜好或住戶(hù)要求隨心設(shè)計(jì)房屋。

3D住宅，你敢住嗎？

當(dāng)然，對(duì)于即將成為第一批“小白鼠”的魯特茲和鄧科斯夫婦來(lái)說(shuō)，最大的顧慮顯然還是安全問(wèn)題。

對(duì)于該問(wèn)題，相關(guān)方表示，該3D打印住宅完全符合荷蘭的建筑規(guī)范要求。

3D逐層打印的方式不僅增加了墻壁的堅(jiān)固性、隔音性和隔熱性，還便于建筑團(tuán)隊(duì)在施工過(guò)程中將無(wú)線傳感器安裝在正確的位置，為租客提供智能化的住房體驗(yàn)感。

租客只需點(diǎn)開(kāi)智能手機(jī)應(yīng)用程序，便可一鍵對(duì)溫度、照明和安全系統(tǒng)進(jìn)行控制。

隨著3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域應(yīng)用的可能性和前景逐漸擴(kuò)大，人們對(duì)于安全性的需求也大大增加。

一般來(lái)說(shuō)，3D打印建筑多采用復(fù)合石料或使用澆灌水泥和混凝土，材質(zhì)具備一定的穩(wěn)定性。另外，由于房屋采用整體打印技術(shù)，“一體化”的結(jié)構(gòu)方式較為穩(wěn)定，具備一定的“抗震性”。

雖然目前全球范圍內(nèi)并沒(méi)有針對(duì)3D打印建筑的統(tǒng)一業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，但可以預(yù)見(jiàn)的是，隨著美國(guó)產(chǎn)品安全認(rèn)證機(jī)構(gòu)UL制定的評(píng)估和審批3D打印建筑的流程和規(guī)范框架，3D打印住宅將越來(lái)越規(guī)范化和市場(chǎng)化，為全球建筑行業(yè)提供新的可能與潛力。

在追求卓越和創(chuàng)新上，荷蘭人一直走在前列。在建筑、醫(yī)療、時(shí)裝、食物等領(lǐng)域，荷蘭用創(chuàng)新精神將許多“不可能”變成了“可能”，制造了許多3D產(chǎn)品。