3D打印技术正以惊人的速度，彻底颠覆了传统的建筑模式。建筑师和工程师们，能够像魔术师一样，通过层层精准的打印，快速构建出复杂多变的建筑结构。

俄罗斯Apis Cor团队在2017年的壮举吗？他们仅用了24小时，就像变魔术一样，打印出了一整栋房子。

如今，在我们中国河北的武家庄也有一幢这样的双层建筑了。

3D打印便宜又快捷，未来能利用在农村帮助老人建别墅吗？这些供人居住的3D打印房屋，安全性牢靠吗？

建筑界迎来革命：3D打印技术已能“砌”起大楼？

中建股份技术中心和中建二局华南公司联手，成功打造了全球首例，原位3D打印双层住宅。这座面积达230平方米的住宅，主体结构仅用时3天。

据测算，采用3D打印技术可以节约30%至60%的建筑材料，缩短50%至70%的施工周期，并减少50%至80%的人工成本。

这房子到底是怎样“打出来”的呢？

其实，“打印”这个说法只是一种形象的比喻，真正的3D打印建筑技术是一种利用计算机控制的机器，通过将建筑材料（如混凝土或其他适合打印的材料）逐层堆积，逐层打印出建筑物的新兴建筑技术。

首先，设计师或工程师利用计算机辅助设计（CAD）软件创建建筑物的三维模型。这个模型包含了建筑物的所有细节，包括整体结构、内部布局和外观等。

接下来，建筑模型被切片成数以千计的水平层，每一层具有特定的打印路径，这些路径决定了打印机在每一层上如何堆积材料。3D建筑打印机与传统3D打印机类似，但规模更大，可以容纳更大量的建筑材料，如混凝土或特殊设计的建筑材料。这些材料通过喷射、挤压或方法，被精确地堆积和固化。

打印机按照预定的路径，逐层堆积建筑材料，直到整个建筑物的结构完成。每一层的打印材料与下一层相互粘结，形成坚固的整体结构。在打印过程中，可以集成必要的附加元素，如管道、电线和其他设施。这些元素通常在设计阶段就已经考虑到，并在适当的位置预留空间。

3D打印建筑技术的精髓，还在于材料科学与精准控制。为了构筑起坚固耐用、历久弥新的建筑，所选用的打印材料，必须经过层层筛选与精心调配。工程师们巧妙地将水泥、骨料（如石子）、添加剂以及水这些“基础食材”按黄金比例混合，提升混凝土的抗压强度和耐久性，提高整体的承载能力。

农村能否成为3D打印建筑新蓝海？

中国农村地区地域辽阔、人口众多，对住房的需求既多样又迫切。然而，传统的建筑方式往往面临人力、物力、时间等方面的诸多挑战，成本高昂且效率低下。

清华大学徐卫国教授团队在河北武家庄，为一对70后乡村夫妇建造了一栋3D打印住宅。这一项目使用了“机器人3D打印混凝土”技术，整个打印过程仅用了160小时，约两个星期就完成了建造。该住宅不仅坚固耐用，还通过了抗震测试，具备良好的保温性能，夏天保暖，冬天保冷。

这座占地106平方米的住宅坚固耐用，包括简易的室内装修在内，造价约为2000到2500元每平方米，总成本约为20万元，性价比之高出人意料。打印过程中自动化程度高，减少了人力成本的投入。总成本远低于传统建筑方式，极大地降低了农村居民的住房负担。

在湖北黄石临空经济区黄岗村国家级新农房试点项目中，建筑师引入了先进的3D打印技术，采用悬臂式建筑3D打印机器人。悬臂式结构使得机器人，能够在垂直墙面上进行操作，提高了施工的精确度和灵活性。相比传统的施工方式，节约30%到50%的建造成本，也减少了施工时间。

除了显著的经济效益外，3D打印技术还提供了更大的设计自由度和定制化能力。由中建三局一公司承建的湖北省乡村振兴重点项目，应用混凝土3D打印建筑技术建设的新型农房正式交付。该项目包括多栋三层小楼，外观设计美观，主体结构采用装配式钢框架结构体系，结构预制率达到90%以上。

关于3D打印建筑技术，一个常见的疑问是：直接使用水泥打印而不加传统钢筋，这样的建筑强度是否可靠？其抗震性能又如何，特别是在中国地震频发的地区？

3D打印建筑安全性、抗震大起底！

实际上，3D打印在建筑领域的应用，远不止于速度和成本效益，它还通过精细设计与材料创新，确保了建筑的坚固与耐久性。

首先，3D打印技术赋予了建筑师和工程师前所未有的设计自由度与精确度。在设计阶段，他们就能利用先进的计算机模拟技术，对建筑的抗震性能进行详尽分析。这意味着，通过预测建筑在地震中的表现，设计团队可以灵活调整方案。

比如3D建筑师可以增加墙体厚度、引入额外的支撑结构，或优化建筑形态，以确保建筑在地震中保持稳定，宛如磐石。在材料选择方面，3D打印技术同样展现出了其独到之处。

从混凝土、聚合物到复合材料，这些材料均经过精心挑选，以其高强度和高韧性著称。它们能够在地震发生时有效吸收和分散能量，减少建筑受到的损害。特别值得一提的是纤维增强混凝土（FRC），这种材料通过添加纤维成分，显著提升了混凝土的抗拉强度和韧性。

因此，采用这些先进材料的3D打印建筑，在抗震能力上无疑达到了新的高度。3D打印技术在建筑领域的另一大亮点，在于其能够实现建筑构件的一次性整体成型。这一特性，极大地简化了传统建筑中的复杂接缝与连接工艺。

与传统建筑方式相比，3D打印建筑的结构更为统一，减少了潜在的弱点，从而显著增强了其抗震性能。因为整体性强，能量在地震中的传递路径更为连续，减少了因接缝断裂，而导致的结构破坏风险。

此外，3D打印技术还展现出了强大的兼容性，它能够与其他先进的抗震技术无缝结合，共同提升建筑的抗震能力。例如，基础隔震技术如同为建筑安装了一个高效的“减震弹簧”，在地震发生时，能够有效吸收和分散地震波的能量，使建筑保持相对稳定。

而阻尼器则作为另一项重要的减震装置，通过其内部机制消耗地震能量，进一步减少建筑受到的震动影响。在这样的基础上，结合上述抗震技术的综合应用，3D打印建筑在地震多发地区的抗震表现尤为出色，成为了居民安全居住的坚实保障。

3D打印房屋能否取代只需十来万的砌砖建筑？

在广大农村地区，由于劳动力资源丰富且价格低廉，传统砌砖建筑成为许多家庭的首选。一间简单的三间平房，在合理规划和设计的前提下，十来万元的成本就可以实现。相反地，3D打印建筑作为一种新兴技术，虽然展现出诸多创新优势，但初期投资成本仍高居不下。

与传统砌砖建筑相比，3D打印建筑的造价往往更高，这首先归因于高昂的设备费用。一台先进的建筑3D打印机不仅价格昂贵，还需要专业的技术人员进行操作和维护。目前由于3D打印技术尚处于快速发展阶段，材料供应链尚未形成规模化效应，导致定制化材料成本相对较高，进一步推高了建筑成本。

然而，3D打印建筑在材料利用上的高效性，是其不可忽视的优势。通过精确计算和控制，该技术能够最大限度地减少材料的浪费，在一定程度上抵消了部分成本。而传统砌砖建筑在环保、施工效率等方面还是存在诸多不足。施工过程中产生的建筑垃圾难以避免，且施工周期长、对人工依赖度高。

当然，3D打印建筑还没有砌砖的便宜这一说法，在一定程度上是成立的。但这并不意味着3D打印建筑没有发展前景或优势。随着技术的不断进步和普及，以及规模效应的逐渐形成，3D打印建筑的成本有望逐渐降低，并在未来展现出更加广阔的应用前景。

3D打印建筑技术，在设计和施工阶段，比传统砌砖建筑遵循更为严格的建筑法规和安全标准。打印材料的选择和工艺流程，也都经过严格的实验室测试和安全认证。我们有理由相信，3D打印建筑技术建造出的房屋和建筑物，能够安全可靠地使用。3D打印技术在中国建筑领域，正逐步展现出多方面的积极影响。

参考资料：

打印建筑技术与案例 上海科学技术出版社 2016
3D打印一座城 上海科学技术出版社 2017