本版圖片由新華社提供
本報記者韓瑋發自上海
『數碼相機誕生時,誰會想到膠片相機會有今天?』馬義和喜歡將3D打印房屋的技術與數碼攝影相提並論,因為他覺得,前者的顛覆意義絲毫不遜於後者。
3月29日,馬義和在同濟大學舉辦的建築3D打印會上宣布,他一手創辦的上海盈創裝飾設計有限公司(以下簡稱『盈創』)成功打印了10棟房子。基於目前已披露的信息,這是全世界第一批通過3D打印技術制造的實體建築。
消息甫出,國內3D打印界為之沸騰。不過,在不少業內人士看來,這並不意味著3D技術已為建築行業帶來了巨大變革與重大突破。3D技術運用於建築領域的探索纔剛剛開始。
據悉,3D打印技術將為SOHO中國董事長潘石屹的銀河SOHO打印各種造型奇特的辦公用具;為某樓盤打印一個售樓處;萬科企業股份有限公司(以下簡稱『萬科』)董事長王石也表示,三年之後萬科的建研中心將會用3D打印機打印出一個房子。
『只要有圖紙,大褲衩也能打出來』
4月18日,在上海市青浦區大盈鎮,時代周報記者看到了這些不到一天就制作完成的建築。他們已被上海張江高新青浦園區購買,用作民惠三期動遷基地項目的指揮部。
據了解,此前,盈創為在上海投建工廠,有意向張江高新區購買土地。這使得張江高新區有機會接觸3D打印房,並成為第一個吃螃蟹的人。
而肉眼觀察,這些3D打印房與普通房屋有著明顯的區別。差異首先體現在外立面上:它們的牆體有著類似雕飾的紋路,或橫向或縱向,而整體效果宛如制作奶油蛋糕時擠出的奶油被一層一層堆疊起來。
據稱,為展示3D打印的特點,10棟建築維持原始的毛坯狀態。其中,除1棟是兩層樓,其餘均為一層平房。
『你看,最高的那棟一層樓,當時,吊車把整個集裝箱拎過來,裡面就是一個房子。而其餘幾棟是整體框架運到現場後,再進行門窗等部分的組裝。』民惠三期動遷指揮部的一名工作人員告訴時代周報記者。
這些3D打印房由盈創位於蘇州的工廠生產。據馬義和介紹,他花了12年時間,研制了3臺3D打印機,分別用於打印材料、家具和房屋。其中,打印房屋的機器高6.6米、寬10米、長150米。
這臺『全世界最大的3D打印機』頗為神秘,盈創公司以商業機密為由謝絕外界人士前往蘇州參觀。一位業內人士則告訴時代周報記者,這臺機器極可能由吊車改造而成。
而在馬義和提供的一段手機視頻中,時代周報記者看到,上述機器的噴嘴連續『吐』出條狀的『油墨』—一種由砂石、改良水泥與玻璃纖維制成的新型石材。『油墨』層層堆疊形成了一面牆,牆體中空。
『我們的核心技術就是保證「油墨」在堆疊的過程中不會坍塌。換言之,噴嘴「吐出」第二層「油墨」時,第一層「油墨」必須半凝固,既不能流動,又要與第二層粘合。』
馬義和告訴時代周報記者,這對打印工藝提出了嚴格要求,『油墨』的凝固時間與機器的打印時間必須一致,否則,『「油墨」還沒打出來可能就凝固了,甚至會把整個機器凍住。』在試驗階段,曾有數不清的機器因此報廢。
而根據盈創目前研發的技術,與建設傳統房屋一樣,打印房子之前首先需要打下地基;接著,打印機根據圖紙打印牆體結構,同時預留『梁』與『柱』澆築的空間;最後,在預留空間置入鋼筋、灌注混凝土,在牆體的中空部分填充保溫材料。
如此,張江高新青浦園區的10棟建築便順利打印完成。馬義和對自己的技術自信滿滿,『只要有圖紙,不管是大褲衩、北京國貿三期還是臺北101,我們都能打出來。』
今年5月,盈創還計劃舉辦一場建築設計PK賽,邀請全球設計師將最好的設計交給盈創,由其負責打印成建築,並在它的蘇州工廠進行展示、PK。
告別鋼筋結構?
『馬義和的3D打印房開創了3D打印技術應用於建築行業的先河,這一點非常值得肯定。但是,3D打印能夠帶給建築界的震撼遠非只是打印一棟民工房而已。』在參觀完馬義和的3D打印房後,王紅這樣告訴時代周報記者。
這位40多歲的女總裁1989年畢業於山東大學機械材料專業,先後在青島通用機械廠焊接研究所、雀巢公司工作。2007年,她前往美國學習3D打印技術,2010年回國。
王紅的青島尤尼科技有限公司成立於2005年。這家企業曾『發明』鮮花打印機,在花瓣上打印『I love you』的字樣,還研制過一臺家用烤箱大小的3D打印機,用來打印椅子。
此後,其研發的3D生物(細胞)打印機據稱能夠打印出生物眼角膜基質細胞及脂肪乾細胞,細胞打印存活率高達90%以上。
今年4月8日,王紅宣稱自己的團隊成功研制了國內首臺3D彩色打印機。不久後,她又表示,公司計劃將這臺3D彩色打印機與6米高、12米寬的建築專用3D打印機聯合使用,打印一座『絢爛多彩』的現代建築。
『6月29日的世界3D打印大會上,我們會揭曉謎底,告訴大家究竟要打印一棟什麼樣的建築,並爭取在一年半至兩年的時間裡完成整個項目。』王紅說。
此前幾周,美國總統奧巴馬在荷蘭參加53國領導人核安全峰會期間曾前往荷蘭國立博物館參觀『3D打印運河房屋』項目的一個全尺寸等比例模型。
該項目是當時正在建造的全世界第一座3D打印房屋,由荷蘭阿姆斯特丹DUS建築事務所設計,大約3年後纔能完工。這棟大樓預計會有13個房間,主體仍然采用混凝土結構,其餘部分則由一臺名為『KamerMaker』(房屋制造者)的機器打印而成,而基本機理是逐層打印熔塑層,待其凝固後形成塑料塊。
『我們的試驗就是要叫板荷蘭。』王紅說。
按照她的想法,3D打印在建築行業應當引領兩項革命。第一,建築材料的改革;第二,建築設計的改革。
『汶川地震時,我就反思,為什麼中國的房子坍塌後會造成如此多的傷亡;而最近,全國多地時常出現霧霾天氣,石灰、水泥、砂石對PM2.5的貢獻很大。這些都讓我意識到,3D打印首先需要考慮的是材料的革新,也就是研制一種既環保又牢固、經濟,還能被機器打印的材料。』
王紅告訴時代周報記者,他們希望通過一種超輕超強的新型材料,以及自主研發的3D打印機硬件、軟件,打印出一種全新的建築結構;通過新型的建築材料和全新的建築機構替代水泥與鋼筋的作用。
這個不用水泥蓋房子的想法讓不少建築行業的老前輩大呼震驚。『我回國後遇到的最大障礙就是不斷有人告訴我,這是一件不可能的事,他們甚至當著我的面說,王總,你瘋了吧,你有病吧,這不是白日做夢嗎?』
而根據王紅的說法,目前,他們整套技術的研發已接近收尾,正在做最後的論證。一棟『絢爛多彩』的現代建築很快就會被打印出來,屆時將陳列在青島市高新區國際雕塑園內進行展示。
3D打印房不安全?
趕在王紅與荷蘭DUS公司之前,馬義和最先打印出了10棟平房。這是全世界第一批通過3D打印技術制造的實體建築。
這一消息吸引了荷蘭DUS公司的技術人員、王紅與她的研發團隊以及其他業內人士紛紛拜訪盈創公司位於天山路的上海總部辦公室。4月18日,也在這間辦公室,馬義和向時代周報記者解釋了盈創的一些技術創新。
據介紹,盈創使用的『油墨』,主要取材自城市的建築垃圾。通過打印材料的3D打印機,『油墨』可以被打印成不同顏色、不同厚度、不同規格型號、滿足多種使用需求的盈恆石。
而通過打印房屋的3D打印機,『油墨』可以被打印成建築,其牆體的材質與盈恆石相同。
從打印材料到最終打印出建築,盈創曾三次面臨發不出工資,員工離職的窘境。『我們只能把實驗室研發的材料拿到市場上售賣,賺到錢後再繼續研發,做做停停總共12年纔熬到了今天。』
對於盈創『熬』出來的新技術,馬義和認為,與傳統的建築方式相比,首先可以節約60%的建材,節省80%的人工,而且工期會縮短70%;其次,打印房屋不產生建築垃圾,同時杜絕了偷工減料的可能;此外,整個過程還能消化建築垃圾。
『國家對普通房屋的混凝土強度要求是C20、C30,而我們的材料可以做到C80以上的強度。』在馬義和看來,他的3D打印房環保、堅固而又經濟,據測算,它每平方米的造價要比傳統房屋便宜30%。
不過,盈創的創舉依然面臨不少質疑。一位3D打印行業的創業者在結束參觀後有些失望地告訴時代周報記者,盈恆石的本質其實就是加強水泥,而打印房不過是最簡單的水泥屋,『如果能夠打印出復雜一些的結構,或許會更有意思。』
這位創業者認為,由於安全性等方面的顧慮,這些打印房目前不可能被市場接受,充其量只能作為臨時建築。而從這個角度出發,相較而言,活動板房要比3D打印房更快更省,還能反復利用。
而中國3D打印技術產業聯盟3D打印在線運營總監吳志坤告訴時代周報記者,這些3D打印作品尚處於試驗階段,它們的尺寸非常有限。或許,這種『油墨』打印小尺寸的一層平房是安全的,但若打印幾十層的高樓,未必足夠安全。
吳志坤認為,目前,國家尚未對3D打印建築出臺相關標准,這使得3D打印房的安全性、抗震性等性能無法得到檢驗。
不過,在王紅看來,建築的安全性可以細化為三點來討論。首先,3D打印技術能否把房屋的梁體、牆體和柱體做到和傳統行業一樣堅固?
事實上,據馬義和介紹,盈創的3D打印房與傳統房屋一樣依靠鋼筋混凝土結構,而且牆體的強度指標要高於普通建築。
其次,抗震性。『我們研究的是一種超輕的全新材料,這種「油墨」打印的房子自重會小於傳統房屋,抗震性也就更好,而且即便發生坍塌,對人體的損害也會很小。但如果打印房的自重大於普通房屋,抗震性的問題就值得考慮了。』
王紅進一步對時代周報記者分析道,最後一點是耐撞擊性,『不管是荷蘭的運河房屋,還是我們即將打印的建築,由於材料的關系,他們的耐撞擊性可能不如傳統房屋。』
不過,有業內人士告訴時代周報,既然盈恆石是一種強化水泥,盈創的3D打印房未必不如普通房屋耐撞。
從試驗走向現實
當馬義和被冠以『全國3D打印第一人』的名號,他的訂單不斷飛來,包括為潘石屹的銀河SOHO打印各種造型奇特的辦公用具;為某樓盤打印一個售樓處,等等。
馬義和還對時代周報記者表示,目前已有幾家房地產開發商購買了盈創的3D打印房,但具體情況暫時不便透露。
湊巧的是,4月中旬,在『萬科公開講壇銀河?致敬1984』系列活動的上海會場,萬科公司創始人王石發表了題為『城市讓生活更好,不一定更美』的演講。
演講末尾,王石說道,『萬科下一步准備做什麼呢,我們要用3D打印機打印房子。三年之後萬科的建研中心就會用3D打印機打印出一個房子……』
4月21日,時代周報記者從萬科方面了解到,王石的表述更多是一種對未來的展望。萬科內部暫無信息表明該地產巨頭將加大投入推動3D打印技術在建築行業的運用。
『短期內,3D打印技術不可能完全替代傳統建築方式。一種較大的可能是新技術與傳統工藝互為補充,在鋼筋混凝土結構的基礎上結合3D打印技術,建造一些科幻建築、概念建築等。』杭州訊點科技CEO茹方軍告訴時代周報記者。
而吳志坤認為,目前,民眾對3D打印的認知度很低,幾乎不了解這項技術,『當西洋鏡看看可以,但若真要買這樣的房子,恐怕沒有多少人願意。』
對此,王紅的觀點不同。『快則三年,慢則五年,3D打印建築的技術一定會進入日常生活,但首先進入的領域可能是承擔國家保護文物、遺址的修復工作。』
『至於3D打印房屋,它進入百姓人家的方式可能並非一開始就打印整棟房子,而是運用於房屋內外部的裝飾與美化。比如,一些高檔建築有著漂亮的屋頂設計,鋼筋水泥很難塑造這種個性的效果,但3D打印卻能發揮不可替代的作用。』王紅說。
不過,即便3D打印最終成為房屋建造的重要方式,『房屋的建築成本必然會下降,但如果土地成本不變,房價不會發生太大的變化。換言之,3D打印房屋的意義更多在於建造速度更快、過程更加綠色環保,同時,可以把建築工人從危險的勞動環境中解脫出來。』馬義和說。