@ 2017.08.30 , 18:30
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终于有人这么干了:3D打印出一栋房子

3D打印技术可以囊括的材料已经越来越多,从开始的塑料,金属到玻璃,甚至是食材。目前MIT的相关人员试着把这一技术继续推进,使用3D打印来建造整个房屋结构。

终于有人这么干了:3D打印出一栋房子
Credit: Rex MIT的研究人员设计出了这种3D打印系统,由一台引导载具带动大型的机械臂进行操作,它能打印出整个建筑的基础结构

相比于传统建筑方法,这套系统有着速度和经济上的两大优势。结构也可以完全根据你的需求进行自定义,这包括打印各种形状,适应不同地形等等。另外,在建造过程中,不同材料的结合使用同样是可以实现的,也就是说,结构中每一处材料的密度,强度,隔绝性能等都可以按照需求进行设定

最终,这一技术有望打破传统建造方式的局限,打开新世界的大门,帮助我们造出以前无法完成的新概念建筑。

这一系统以Steven Keating等人的一篇论文形式在科学 机器人(Science Robotics)杂志上发表,其作者有机械工程毕业生,MIT媒体实验室的前研究人员,研究助理以及媒体艺术与科学部的助理教授。

系统中由载具带动的大型机械臂其实由一端的小型机械臂操纵,它有着极高的精准度,可以直接用来完成建造过程中的“喷射”任务,如在规定范围内喷射混凝土,或者表面涂料,也可以安装其他的操作头,比如一个铣头。

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不像传统的3D打印机那样有一个外壳,打印物体的体积无法超出外壳,这个建造系统并不是一个封闭的盒子,而是可以自处移动的喷射装置,所以它可以打印的物体大小不会受限。为了表现出它的这一特点,它们制造了一个直径50英尺,高12英尺的大型穹顶,而整个制造过程仅花费了14个小时。

终于有人这么干了:3D打印出一栋房子
Credit:锐景创意 传统3D打印的成品必须比机器要小

作为初始测试,他们还用这一系统造出了一个泡沫夹层的模板框架,它可以用来建造完整的混凝土结构。这就类似于传统建筑方式中的模板,在搭建好模板框架后就可以向其中填充混凝土等材料使其成型,等它们凝固了再去掉模板完成建造。这一测试主要是为了证明新的3D打印系统也可以和传统建筑方法相结合,在现有建筑规范的指导下被直接使用

相关人员希望它的最终形态成为一个多项全能的建筑系统。它可以装备一个大铲子,作为正式建造之前平整场地的器械,同时也可以用来采集材料,如挖取土体用来做素土夯实的建筑基础。为了让它的功能更为强大,电力和太阳能都可以作为它的驱动能源,这样就可以对它进行远程派遣,比如去到地震灾区,迅速建造出急需的庇护所等。

用成员Keating的话来说就是“在将来,我们希望能有这样一个全自动的建造机器,你可以派它去月球,火星或者南极,然后它就会呆在那里,年复一年的进行建造工作。”

不过,他也强调“我们还想做出一些马上就可以使用的东西。”也就是这个团队做的初始移动平台,“他可以替换掉建筑过程中的关键环节,并马上整合进施工现场。“

“现在的建造业在很多层面还停留在几百年前,大多数建筑还是四四方方,使用的还是很单一的材料,用锯子和钉子来连接。”Keating在想,如果房屋可以被人们自定义会怎么样?
这里想表达的可能是,现在的建筑没有他们能造出来的厉害,但是说用锯子和钉子连接就太夸张了,这里也许指的是木结构,不过这个3D打印机也还无法做到打印木结构

使用现场环境的数据,将来一个结构的柱子摆放可以基于雷达对地基的探测结果,墙壁可以根据朝向和位置有不同的厚度。比如,冬天时在房子朝北的一面用更厚、隔绝效果更好的墙;或者是根据受力,让从墙脚到墙顶的厚度越来越小;又或是曲面的外观来更好的对抗风力。
其实基于雷达的场地探测已经被广泛使用了,它叫做GPR(Ground Penetration Radar),由于雷达本身的探测原理导致了探测深度和精度不可兼得。建筑中柱子的位置也基本是由结构本身和设计的荷载确定的,而地基情况则主要是对建筑基础的选择有指导作用

这一建造系统的开发被称作数字建造平台(DCP,Digital Construction Platform),它的出现得益于Mediated Matter团队对于无构件建筑的设想,包括建筑结构与外表的结合,将梁和窗户等的建造整合成为单一的工序,还有在建造过程中进行快速调整和适应新的要求。

从建筑师的角度来看,这一项目对传统建造的形式有极大的挑战。像墙、板或者窗户等等分开的部分都可以通过DCP来进行连续一体化的打印。目前,这个系统还可以做到连续喷射不同材料以制造密度不均匀的物品,也可以在喷涂过程中将多种材料混合使用。

Keating说,团队的分析结果表明,除了更快的速度和更低的建造成本,它也能让施工变得更加安全。(实际上,建筑工程是目前最危险的职业之一,而使用这一系统可以大量减少工人的手头工作。)另外,由于结构的形状和厚度可以进行调整和优化,在建筑材料的使用率上也会有所增益。

在工程学中,这一系统确实是一个非常前沿的产品,但是更重要的是,它实现了从机器时代向生物时代的转变。它不再将物体分解成不同的部件,分开生产然后组装,而是直接创造出一个有机的整体。

“所以它对于我来说不仅仅是一个打印机,而是一种全新的关于制造的思考方式。它有助于规范化数字制造领域,也能对建筑学有所帮助…我们的系统旨在看向未来的数字建造领域,它将会给我们带来无限新的可能。”

# 原文始发于公众号 牛油果进化论

本文译自 ScienceDaily,由译者 Hulk 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 22+1

  1. 3548654

    早就有人这么干了

    [24] XX [4] 回复 [1]
  2. 3548659

    更关心能打印3d打印机的3d打印机什么时候量产变平价

    [70] XX [4] 回复 [1]
  3. 3548679

    只要找到材料,去月球上打印房子也不错

  4. 3548680

    這個在中國好多年前就都人作過了。

    [16] XX [2] 回复 [0]
  5. 食品级怪蜀黍
    @2 months ago
    3548681

    混凝土浇筑也是3D打印呀

    [22] XX [0] 回复 [0]
  6. 射时未深
    @2 months ago
    3548705

    给我一堆女人,我能打印孩子

    [4] XX [18] 回复 [1]
  7. 3548708

    看了视频,和3D打印没多大关系。

  8. 3548710

    起码要能控制形状和尺寸才能叫3D打印吧

  9. 直立行走猪
    @2 months ago
    3548721

    @射时未深: 明显负责打印的是女方而不是你,你就提供点设计图,还只有一半。

    [38] XX [0] 回复 [0]
  10. 3548722

    如果不是去年的话,3D打印房子至少也是好几个月前的“新”闻了。怎么着又打了一个?

  11. 3548723

    幾年前看到的那個是打印整棟房子

  12. 脑子坏掉了
    @2 months ago
    3548724

    我觉得全自动砌墙机器人更适合干这活……

  13. 3548738

    打印女朋友才是我们关注的

  14. 无德裤衩
    @2 months ago
    3548786

    打印砖头 垒起来 good job!

  15. 孟葛格
    @2 months ago
    3548811

    造出一台可以轻易量产,材料容易在沙漠取得的,能够自我复制的3D打印机,到一定时间自动变成太阳能发电机,然后扔进沙漠里一生二,二生四,四生八,到时候只要考虑电太多怎么运出去的问题了

  16. 3548824

    直接打印一大块立方体,然后掏成窑洞

  17. 3548866

    @牡丹: 早就有了,搜reprap

  18. 艾尼路
    @2 months ago
    3548923

    这种事好几年前就有了~全套家具也是打印的~连车都是打印的组件拼装的

  19. 3549040

    违章搭建?

  20. RENAVATIO
    @2 months ago
    3549045

    现在的水泥砂浆砖块不也是3D打印咩?载具不一样而已嘛

  21. 鸡盒王
    @2 months ago
    3549274

    所以最后打印出来一个坑?

  22. 3552744

    但是预制件更便宜啊

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