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一座房屋 20 小时完成,用 3D 打印

关于 3D 打印,有人用来打印小玩意,而有的人用来打印人体器官,甚至枪支。当我们都在期盼有这么一天,3D 打印技术将普及每一个家庭的时候,有人已经想得更远。南加州大学工业系统工程学教授 Berokh Khoshnevis 和他 ...

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关于 3D 打印,有人用来打印小玩意,而有的人用来打印人体器官,甚至枪支。当我们都在期盼有这么一天,3D 打印技术将普及每一个家庭的时候,有人已经想得更远

南加州大学工业系统工程学教授 Berokh Khoshnevis 和他的团队已花费了十年的时间,研究如何将 3D 打印应用在房屋建造上。这是一个庞大的 3D 打印工程,将一间经过电脑设计好的房子直接打印出来,除了混凝土外墙,连房屋中的电线、水管等一切都已经就绪。

目前人类除了面临解决饥饿,让所有人有瓦遮头也是最根本的需要之一。但即使到了二十一世纪,目前仍然有十亿人生活在极其简陋的居住环境下。而恶劣的居住环境往往助长了疾病与犯罪。

每年,各国政府和慈善组织都花费巨大资源在为落后地区的人们建设新家园。但对于目前传统的房屋建造技术来说,这是一项劳动密集型而且缺乏效率的工程。而且这份工作的过程相当危险,同时产生大量的污染排放。更重要的是,建一座房屋通常费用不菲,一些人为了私利往往会偷工减料,造成更大的悲剧。

有没有更容易的方法建造一间房子呢?

要知道,现在我们的衣服、鞋子、汽车等等,这些产品的制造和 100 年前已经完全不一样,现在几乎都进入了自动化生产时代——除了我们的房屋,仍然需要用人手增添一砖一瓦。

Khoshnevis 教授与他在南加州大学的学生设计了一种名为 “contour crafting” 的自动化房屋建造技术,在他们的实验室中,已成功通过全自动的方式 “生产” 出一栋 1.8 米高的楼房。和一般 3D 打印所用的热熔胶不同,这个制造房屋整个过程中通过机械臂挤出混凝土让房子成型,过程中另一只机械臂会加入石膏、木材、聚合材料、砖块来优化和巩固整个产品。

最重要的是,这不是一个概念性构思。利用 contour crafting 技术制造的房子有什么优势?简单来说,目前他们能在 20 个小时内,制造出一所近 300 平方米的房屋。

当然,该技术一开始会运用在一些比较小的房子上,比如在一些紧急情况下需要的应急用住房。

Khoshnevis 教授表示,由于成本大大降低,目前这种自动化房屋生产技术对于低收入家庭非常有利。甚至将来,建造业会催生出一种房屋制造机出租业务,建造一间房屋仅需要有限的人手(大多数是技术人员,甚至包括女性、中老年人这些以往很难加入建筑行业的族群),付出一到两天的器材租金即可完成。得益于 3D 打印技术的精准性,同样大小的房子,所需物料也大大降低(因为减少了浪费)。

而且因为是 3D 打印,房屋的定制化也成为可能。只需要找专人设计好房屋造型,而电脑将会自动完成其他工作。

目前对于 3D 打印应用在房屋建筑上最大的问题,是行业性的逻辑设计问题。因为房屋的造型各异,在一次成型的工艺基础上,如何设计好一个合理有效的建筑逻辑是一门学问。Khoshnevis 预计如果解决好这个问题,将会减少 30-40% 的建筑成本。

但和无数工业一样,制造技术从人手转型到机械,建筑界在未来也会面对一次大型的思维转型。

虽然在地球上我们暂时未看到采用这种全自动建房技术的房屋,但目前 Khoshnevis 已获 NASA 委托,负责将这种技术应用在将来月球表面的建筑建造上。另外还有几家国际性建筑公司也邀请他参加几项特殊的建筑项目,只不过目前他仍需要为此保密。

最后,请观看以下的 TEDx talk 视频。

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