最近央視一則新聞報道說,美國麻省理工學院研發的一臺3d打印機器人,花費14小時建造出了一棟直徑為15米、高3.7米、頂部開放式的圓形建筑。
作為一項新技術,3d打印技術一直受到建筑工程領域的矚目,同樣受到許多購房者關注,畢竟房奴們以及準房奴們都盼著能借3d打印能將遙不可及的房價降下來。3d打印能否降低中國千古難題高昂房價,我們不得而知,也不是本文的重點,我們重點討論3d打印技術對建筑工程的影響到底是什么樣的。
3d打印技術在建筑工程領域的運用并不鮮見,比如文章開篇提及的案例,比如中國蘇州曾以100萬的成本打印出售價8000萬的別墅,比如迪拜擁有世界上首個3D打印辦公樓,再比如荷蘭設計出了莫比烏斯環風景屋……
更不為大眾廣泛熟知的事實是,上海大劇院、鳳凰衛視大樓、水立方、青奧會議中心等都曾運用過3d打印技術,盡管只涉及到建筑的部分。
雖然如此,3d打印建筑距離規?;⒋蟊娀€有許多路程要走,畢竟要解決材料、成本、土地、安全、承重以及消費觀念等問題,尤其是大型3d打印機械設備的生產規模化問題。畢竟,大型3d打印機械設備的重要性,就如盾構機之于地鐵隧道開挖的重要性一樣。
關于3d打印技術對傳統建筑業的影響,首當其沖的便是建筑工人。從目前的科技實踐來看,3d打印技術確實不需要過多的建筑工人參與其中,一臺高6.6米、寬10米、長32米,底面占地面積相當于一個籃球場的打印機,可以取代至少一半的工人;以后一棟樓的建造或許只需要一兩個人,一臺連續作業的3D打印機就能完成。這種憂慮正如另一種類似現象:機器人的出現,是否會令其他技術工人紛紛下崗?盡管目前3d打印技術在建筑工程領域并未得到大面積推廣運用,但是人類出于自我保護的本能,自然容易產生這種擔憂。不過我們可以換一種思路去考量:建筑工程歷來是安全事故高發領域,本身又是高危行業,大量成熟先進技術的介入,也將大大降低建筑工人的傷亡損失。
減少對建筑工人的使用,隨之而來的是建造成本的大量壓縮。新聞不斷曝光,建筑工人的工資水平總體上不斷超越大學生薪資,對于這一現象也許可以從行業、教育、職業等多個角度解讀,但也反映出建筑業的勞動力成本不斷攀升的局面。如若真的降低用工規模,那么控制成本支出是必然的結果。
此外,3d打印建筑時由于采用的是新式材料,據非官方統計,由于3d建造不產生任何揚塵和建筑垃圾,可節約建筑材料30%到60%,工期縮短50%到70%,建筑成本可至少節省50%以上。比如,蘇州3d打印的別墅使用的打印材料正是由回收的建筑廢料制造的。
回收建筑垃圾,產出新型建筑材料。中國一直被喻為“基建狂魔”,每年有大量的基建建筑工程上馬、開建,由此產生的建筑垃圾、廢料極為龐大。根據2015年度相關報告,近幾年每年產生的建筑垃圾總量估計約為15.5--24 億噸之間,占城市垃圾的比例約為40%;保守估計,未來10年,我國平均每年都將產生15 億噸以上的建筑垃圾。
至于與之配套的建筑垃圾再利用體系很不健全,據說再利用率只有5%。按照15億噸的基數計算,每年有14.25億噸建筑垃圾要么掩埋、要么直接傾倒。還記得2016年上海被曝光兩起建筑垃圾跨省傾倒事件,分別傾倒在蘇州市太湖西山島和南通市江心沙農場,轟動全國。
而3d打印技術自問世以來,一直打著“回收利用建筑垃圾、廢料”的口號,比如蘇州3d打印別墅的建筑材料是由少量鋼筋、水泥和建筑垃圾制成?;蛟S,3d打印技術真的可以讓“建筑垃圾回歸建筑”。
還有一個影響便是打印異型建筑。異型建筑,我們暫且可以武斷地認為“又洋又怪”的建筑,這類建筑在設計上大膽前衛、造型獨特,往往具有成為城市地標的潛力;也正因為如此,大量運用非傳統的直線元素,對施工建造難度極高,或者大幅增加工程成本,或者刪改部分設計方案,或者干脆淪為圖紙建筑。
有觀點指出,傳統的建造方法是用磚頭一層層堆積,磚頭可以變換大小,但是房屋整體的形狀變化還是非常有限。但是,3D打印屬于數字化制造,可以將許多復雜多變的信息轉變為可以度量的數字、數據,再以這些數字、數據建立起適當的數字化模型,把它們轉變為一系列二進制代碼,引入計算機內部,進行統一制造。比如莫比烏斯環風景屋,以莫比烏斯環為原型,沒有起點也沒有終點,就是一個傳統建造方法幾乎不可能實現的建筑。
不過基創建設也有自己的觀點。技術手段的革新固然可以將許多建筑方案變為現實,但是技術畢竟只是手段,如果脫離這一范疇,為怪而怪、為新而新,很容易走入新的極端,畢竟建筑是服務于大眾,而不僅僅是建筑師的夢想世界。
在此,不得不提及一個更為高深的影響:3d打印或將進一步改變建筑的文化理念。比如手機技術的出現改變了人們以往的書信文化理念,網絡又重新定義了人們的社交模式,3d打印技術也將改變人們對建筑的理解與創新。
最后,我們不得不提一句,3d打印建筑在行業標準上仍然處于一片空白,涉及到的土地運用問題也存在很大變數,堅固、環保、健康的建筑材料也有待開發……3d打印建筑還需更多實踐。
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