3D打印建筑，能否替代传统建筑？

当建筑师必须适应一个新的技术时代时，速度和效率成为设计和施工过程的的关键元素，3D打印技术的崛起展现了巨大前景。3D打印建筑可以更快、更便宜、更准确地建造房屋，并且所用的材料将持续更长的时间，比大多数传统建筑材料更坚固。另一方面，还可以解决经济适用房的问题，并为设计提供无数可能性，重新定义和推动传统建筑的极限。在2021年7月 Grand View Research 的报告预测，全球建筑机器人将在 2021-2028 年间市场份额增长91%。下文将带读者探索这一新兴行业的现状与未来。

01从 3D打印 到 3D打印建筑

3D打印，即增材制造技术，对我们而言已不陌生，顾名思义，增材（Additive Manufacturing）就是“一层层增加上去的材料”，它通过层层叠加的制造逻辑将原材料组合成为三维整体，与电脑三维模型设计结合，能够制造出复杂的几何结构，并且能同时大幅度地节省原料、减少人工计算与加工。如今，3D打印技术已经在医疗，生物，航空等多个应用领域大放异彩，也深入到我们的生活中，比如 3D桌面打印机的塑料细丝，一层一层勾勒出复杂的建筑模型形体。

3D建筑打印从某种意义上来说就是这个桌面打印机放大上千倍的实体，与之不同的是，作为打印材料从喷口吐出的特制混凝土“泥浆”取代了塑料细丝，在XY轴的平面上“绘制”，并沿Z轴上升。3D打印建筑的新技术可以进行无模板混凝土浇筑，这就意味着我们可以打印任意形状的预制混凝土构建和整墙，并且花费更短时间和更低成本。

本质上，3D打印的三维形体生成过程由计算机控制，这改变了传统建造过程，也给设计创造了更多可能性。不同于传统建造，建筑师可以使用这一技术建造前所未有的曲面，形状和颜色，从而设计出更有创造性、更引人注目的建筑。任意有机的形式都成为可能：曲面墙或直墙，平滑或粗糙表面，水平或有角度的……在建筑创造力的表达方面，不再有任何限制。

02为什么着眼住宅建筑市场？

在探究住宅市场时，ArchDaily 采访了2021年青年实践的获得者，3D住宅打印行业领军团队 ICON，他提到：“全世界有10亿人缺乏足够的住房。在过去的25年里，建筑业已经失去了生产能力，因为存在着严重的技术工人短缺，而且这种情况只会越来越严重。一般来说，房屋建造过程是低效和浪费的。我想找到一种方法来帮助解决这个全球性问题。” 

而住宅这种体量小且模块单元化的建筑无疑也能将现有3D打印技术的效率发挥到极致，有几组简单的数字：ICON 使用 Vulcan 打印机 3D 打印的 40-50 平方米的房屋，每个房屋的打印时间约为24小时，在几天内完成；

ICON为开发商 3Strands 打印的第一个主流住房开发项目住宅，面积在100-200平方米之间，每个房屋的打印时间为5-7天；

三维打印建筑公司 Alquist 使用 COBOD 三维打印机为非盈利建设组织 Habitat for Humanity建造了110平方米的弗吉尼亚住宅，在大约 28小时内就完成了3D打印，这比标准施工进度快了4周，墙体使用混凝土，每平方英尺可节省 15%的建筑成本。而在传统建筑语境中，同等体量的住宅建设时间往往要以周甚至月来衡量。

此外，3D打印可以最大限度的摒除天气对人的限制，例如，亚利桑那州的酷日往往会造成房屋建设施工在夏季停工，而机器显然没有此类烦扰。作为同时减少时间成本、人力成本的新技术，3D打印有很大可能会成为促进社会发展的重要“武器”，并且将较快地在贫民窟、战乱庇护所等土地盈余、住房不足的地方得到实现。另外，尽管建筑价格与诸多因素相关联，但如果建设成本得到控制，对于用户而言的价格下降也许也可以期待。

03世界各地3D打印市场进展

美国市场 团队：ICON  

ICON公司成立于2017年底，被评为2020年 “全球最具创新力的公司 "之一，并被选为ArchDaily的2021年最佳新实践，它是一家建筑公司，扩展了技术的边界，开发了包括机器人、软件与建筑材料来推动人类进步。这家位于德克萨斯州的初创公司相对年轻，在美国和墨西哥各地提供3D打印的房屋，试图解决全球范围的住房挑战，同时还与合作伙伴BIG和NASA一起开发建筑系统，支持未来对月球的探索。

零号住宅 

ICON公布了其最新的3D打印项目，零号住宅，由德克萨斯州公司Lake|Flato Architects设计。“零号住宅”是ICON新系列增材建造探索项目的第一座完工房屋，意在探索增材建造所能达到的建筑学可能，以“转变房屋建造范式”的目标开发全新的设计语言。“零号住宅”的材料质感是机器人施工表达与天然木材纹理共同作用的结果，创造了一个经典的设计。

项目包含3间卧室、2.5间浴室，以及一个额外的居室/卫生间单元，增材制造技术还可提高能源效率并增强项目的亲生物原则。项目采用了ICON的Vulcan建造打印技术，其3D打印的墙面由一种水泥基材料制成，可减缓热传递，并取代多层级、阶段性的传统建造体系。同时，用钢加固的弯曲墙壁旨在提高结构效率，圆角的设计则有助于房屋内部流畅动线的营造。