3D打?。鹤寜粝胝者M現(xiàn)實

來源：中國建材報

在互聯(lián)網(wǎng)時代，數(shù)字化催生各個行業(yè)的變革與創(chuàng)新，對于建筑業(yè)來說也不例外。

“當前，智能建造已成為建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢和轉(zhuǎn)型升級的重要抓手，是解決建筑行業(yè)低效率、高污染、高能耗的有效途徑之一。作為創(chuàng)新型房屋智能建造技術(shù)，混凝土3D打印技術(shù)迎來了前所未有的發(fā)展機遇。”近日，清華大學建筑學院教授徐衛(wèi)國在接受《中國建材報》記者采訪時表示，混凝土3D打印技術(shù)本身不是一個單項技術(shù)，而是一個技術(shù)的集成，包含數(shù)字建筑設(shè)計、機器人系統(tǒng)、打印技術(shù)、材料技術(shù)等，優(yōu)勢在于具有高效率、免模板、省人力、節(jié)省材料、低碳環(huán)保等優(yōu)點，不僅適合傳統(tǒng)房屋造型設(shè)計建造，還能實現(xiàn)各種優(yōu)美不規(guī)則曲面形體的建造，未來大有可為。

應(yīng)用混凝土3D打印技術(shù)建造的農(nóng)宅 徐衛(wèi)國/供圖

3D打印推動數(shù)字建筑發(fā)展

徐衛(wèi)國從2003年以來一直從事數(shù)字設(shè)計及數(shù)字建造研究。多年來，他通過教學、工程、策展、出版等多種渠道推動了數(shù)字建筑在我國的迅速發(fā)展。

談到自己的數(shù)字建筑夢想，徐衛(wèi)國表示，建造是一個過程、一個體系，目前這個體系有建筑師、結(jié)構(gòu)設(shè)計師、水暖電工程師、施工隊等，是相互割裂的。然而，進入信息社會，生產(chǎn)模式已經(jīng)發(fā)生了根本性地變化，每個環(huán)節(jié)都應(yīng)體現(xiàn)智能建造的特點。

為了實現(xiàn)這一夢想，徐衛(wèi)國團隊研發(fā)了基于數(shù)字建筑設(shè)計及機器人自控系統(tǒng)、3D打印技術(shù)與特種混凝土材料技術(shù)相結(jié)合的機器人3D打印混凝土建造技術(shù)。

正在打印的混凝土構(gòu)件 徐衛(wèi)國/供圖

“該技術(shù)是一種智能建造技術(shù)，其建造工藝流程包括算法生成創(chuàng)意設(shè)計、數(shù)字形態(tài)建模、打印路徑規(guī)劃、打印程序編碼、虛擬打印建造模擬、現(xiàn)場原位打印、或現(xiàn)場預制打印及裝配，它不僅將房屋或景觀建設(shè)全過程進行了數(shù)字化集成，并分為虛擬建造及實物打印建造兩大部分，建造過程中連續(xù)的數(shù)字信息流及物質(zhì)性建造流相輔相成，形成了一體化智能建造流程?！?br />
徐衛(wèi)國指出，該技術(shù)涉及不同的行業(yè)參與，包括基于算法生成的建筑創(chuàng)意設(shè)計、路徑規(guī)劃及控制軟件的開發(fā)、機器人及打印設(shè)備的集成制造、打印材料的混合生產(chǎn)、建筑施工的數(shù)字工地等。它的推廣使用不僅將傳統(tǒng)房屋建設(shè)產(chǎn)業(yè)升級，而且將帶動新的數(shù)字建造產(chǎn)業(yè)鏈的形成。

一定要有廣義混凝土的概念

作為一種創(chuàng)新型房屋及環(huán)境智能建造技術(shù)，機器人3D打印混凝土建造技術(shù)最大的優(yōu)勢就是節(jié)省人力、提高效率、降低造價、保證質(zhì)量等。

對此，徐衛(wèi)國指出，智能建造將推動我國建筑工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，3D打印作為智能建造的一種重要方式，將對工程建設(shè)的智能化發(fā)展發(fā)揮重要作用。這一技術(shù)由于使用了智能系統(tǒng)及智能設(shè)備，其建造精度大大提升，從而能夠保證建造質(zhì)量。而且，基于算法生成的數(shù)字設(shè)計，同時使用了可空間運動的智能機器臂進行建造，該技術(shù)不僅可以建設(shè)傳統(tǒng)的建筑形體，還可以建造各種豐富的有機建筑形態(tài)。據(jù)了解，這一技術(shù)正在進行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，并首次在深圳寶安區(qū)實現(xiàn)了世界最大規(guī)模的3D打印混凝土綠化公園建設(shè)嘗試。到目前為止，新農(nóng)村住宅、肯尼亞3D打印經(jīng)濟適用房、步行橋、圖書屋等項目都應(yīng)用了該技術(shù)。

工程施工現(xiàn)場 徐衛(wèi)國/供圖

“盡管目前3D混凝土打印建造方面還存在著許多需要解決的瓶頸問題，且這一領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)及實際應(yīng)用的競爭也日益激烈，但該技術(shù)目前最大的阻礙就是人們對于這項技術(shù)的不了解?！贬槍δ壳按嬖趯炷?D打印技術(shù)的質(zhì)疑聲，徐衛(wèi)國認為，混凝土本身的配比是可發(fā)生變化的，配比不同會導致混凝土性能的變化，比如超高性能混凝土（UHPC）等，一旦這種材料應(yīng)用于3D打印，混凝土3D打印將擁有更多可能性。“現(xiàn)在是個合作的時代，要推動技術(shù)的發(fā)展需要各行業(yè)聯(lián)手努力，在這個過程中，人們一定要有廣義混凝土的概念。”徐衛(wèi)國說。

推動改善農(nóng)村人居環(huán)境

采訪時，徐衛(wèi)國的團隊正在忙于貴州農(nóng)宅項目。不管是河北省下花園武家莊農(nóng)戶住宅、非洲低收入住宅的樣板房，還是貴州農(nóng)宅項目，徐衛(wèi)國團隊把很多創(chuàng)新技術(shù)都帶到了農(nóng)宅項目現(xiàn)場。

對此，徐衛(wèi)國說，鄉(xiāng)村改造是目前社會發(fā)展的重要任務(wù)，但不少鄉(xiāng)村的改造僅僅實現(xiàn)了公共環(huán)境的改善，如修路、鋪設(shè)市政管道、重新裝飾住宅外觀等。實際上，這些鄉(xiāng)村農(nóng)宅本身的居住空間及室內(nèi)生活條件并沒有實質(zhì)性改變?！皺C器人3D打印混凝土移動平臺”及“混凝土房屋快速建造體系”可采用有機更新的方式逐個重建鄉(xiāng)村農(nóng)宅，為鄉(xiāng)村住宅建設(shè)作出貢獻。

“從2003年開始，我一直從事數(shù)字設(shè)計的研究，在我看來，我們這個團隊最大的特點就是把研究從實驗室搬到了工地上?！毙煨l(wèi)國認為，實驗室的研究與實際工程的應(yīng)用相去甚遠，有時候明明在實驗室很成功的技術(shù)在實際工程中卻沒法應(yīng)用。在實際工程中進行研發(fā)，在成百上千的試驗中找到系統(tǒng)最優(yōu)，這正是徐衛(wèi)國團隊不斷取得成績的關(guān)鍵。