3D打印別墅落地北京通州 形似童話城堡

bingyao   2016-07-13 10:31:53



當(dāng)?shù)貢r(shí)間2015年9月23日,美國田納西州,3D打印汽車和房屋。美國能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室利用3D打印技術(shù),打造了一輛汽車和一間房屋,這輛汽車使用的電池能夠與這間房屋配對,而房屋是通過屋頂?shù)奶柲馨鍨樽约禾峁┠茉吹摹?/span>

從3D打印的人偶模型到汽車配件,從食品到人工椎體,從校園里也能見到的3D打印實(shí)驗(yàn)室到3D打印研究院,3D打印在我國從走入公眾視野到今天,走過了轟轟烈烈的兩年。

7月7日,青島,首屆中國3D打印節(jié)亮相2016電博會(huì),琳瑯滿目的技術(shù)和產(chǎn)品被公眾認(rèn)識(shí)和檢驗(yàn)。與此同時(shí),北京通州的一棟別墅里,國內(nèi)外媒體和同行的參訪團(tuán)絡(luò)繹不絕。這座半年多前被3D打印出來的建筑,正被好奇的目光注視著,人們試圖從中看到3D打印在建筑行業(yè)的未來發(fā)展圖景。

建成后的別墅外貌

3D打印在中國

3D打印又名增材制造,根據(jù)數(shù)字3D圖像或模型,一層一層地打印出實(shí)物。傳統(tǒng)的加工制造是在原材料基礎(chǔ)上,使用切削、磨削、腐蝕、熔融等辦法,把沒用的削掉,進(jìn)而得到零部件;3D打印無須原坯和模具,它把材料一層一層摞上去,生產(chǎn)產(chǎn)品的機(jī)器就像打印機(jī)一樣,用疊加、層疊的辦法形成產(chǎn)品。

4月21日,全國增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)成立大會(huì)在北京召開,這意味著,對接《中國制造2025》,增材制造(3D打?。?biāo)準(zhǔn)化工作全面啟動(dòng)。對于中國3D打印行業(yè)來說,這是一個(gè)歷史性的時(shí)刻。

該委員會(huì)共有委員61名,涉及中國增材制造領(lǐng)域具有代表性的高校、科研院所、企業(yè)、行業(yè)協(xié)會(huì)等,涵蓋工藝、材料、設(shè)備、服務(wù)、檢測、認(rèn)證及醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域,被業(yè)界譽(yù)為“中國3D打印教父”的中國工程院院士盧秉恒擔(dān)任委員會(huì)的主任委員。

在接受其他媒體采訪時(shí),盧秉恒表示,3D打印可以帶來很多顛覆性的變革。例如,在航空航天領(lǐng)域,材料利用率可由5%提升至90%以上,制造周期由數(shù)月壓縮為幾天;概念飛機(jī)的設(shè)計(jì)可減輕質(zhì)量的60%;新能源汽車可把2萬個(gè)零件集成為40個(gè),6天打印完成且減重1/3。此外,3D打印也可以支持新科技革命,從增材到創(chuàng)材,3D打印可以研發(fā)超高強(qiáng)度、超高耐溫、超高韌性和超高抗蝕的合金材料。盧秉恒表示:“在全面推進(jìn)科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí),如果能深入研究,不斷提高技術(shù)水平,掌握核心技術(shù),那么,中國智能制造有望進(jìn)入世界前列?!?/span>

不過,雖然我國的3D打印在基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化方面已經(jīng)有了一定的進(jìn)展,盧秉恒在牽頭成立中國3D打印研究院接受媒體采訪時(shí)仍指出,我國3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與美國相比仍有較大差距,如沒有形成產(chǎn)業(yè)鏈、工業(yè)環(huán)境不配套等。在一些核心技術(shù)和關(guān)鍵器件上,如3D打印機(jī)中的激光器,也仍然對國外依賴較大。

在應(yīng)用方面,我國的3D打印豐富程度遠(yuǎn)低于美國。盧秉恒曾介紹,目前我國3D打印的大部分應(yīng)用仍然集中在軍工領(lǐng)域的開發(fā)與模具的制造上。從設(shè)備數(shù)量上看,美國目前各種3D打印設(shè)備的數(shù)量占全世界40%,而中國只有8%左右。

我國并沒有停止對3D打印應(yīng)用進(jìn)行探索的腳步。

6月16日,北京大學(xué)第三醫(yī)院成功實(shí)施世界首個(gè)3D打印人工椎體植入人體手術(shù),人工椎體誕生并獲國家食品藥品監(jiān)督管理總局注冊批準(zhǔn)。這不是3D打印第一次應(yīng)用在我國的醫(yī)療實(shí)踐中。2015年8月,南京市兒童醫(yī)院在全國率先將3D打印應(yīng)用于兒童先天性心臟病的治療過程——該院心外科專家使用3D打印技術(shù),以1∶1的比例打印出一個(gè)嬰兒的心臟模型,并將其應(yīng)用于手術(shù)中,成功地對一名出生僅3個(gè)月的復(fù)雜先心病嬰兒進(jìn)行了心臟修復(fù)。

但是,和各領(lǐng)域看似快速發(fā)展相對的,是社會(huì)上對于3D打印的質(zhì)疑一直存在?!班孱^大于實(shí)質(zhì)”“炫技大于實(shí)操”,被不少人詬病。

整體打印別墅落地北京通州 專家對前景持觀望態(tài)度

北京通州區(qū)宋莊鎮(zhèn)富豪工業(yè)區(qū)的一棟別墅最近吸引了中外媒體前去參觀。

這棟別墅共有兩層12個(gè)房間,屋頂是像城堡一樣的綠色圓錐形。和常見的別墅不同的,是墻面上蛋糕花紋一樣層層疊疊的痕跡。這棟別墅由北京華商騰達(dá)工貿(mào)有限公司于去年11月底建成。據(jù)負(fù)責(zé)人吳建平介紹,這是世界上第一個(gè)3D整體打印的別墅。記者查看由該公司記錄的打印施工過程視頻發(fā)現(xiàn),“打印”出這棟建筑的打印機(jī)由兩條軌道、兩個(gè)支架和一個(gè)可移動(dòng)的大型噴頭組成。噴頭在軌道中“擠出”原材料,3~5分鐘之后凝固成型。

吳建平介紹,他們首先進(jìn)行電子配料,并進(jìn)行攪拌,調(diào)配混凝土的含水量,然后將調(diào)配好的材料輸送到打印機(jī)里。在固定好預(yù)制鋼筋結(jié)構(gòu)的同時(shí),將打印機(jī)的兩條軌道人工放置在鋼筋架構(gòu)的兩側(cè),并固定好整個(gè)建筑的大體范圍。在此之后,把建筑圖紙數(shù)據(jù)輸入到打印機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)中,打印機(jī)即可自動(dòng)操作,將原材料澆筑在鋼筋上。

用傳統(tǒng)建筑方法建造一棟等面積的二層別墅,工期為3~6個(gè)月,人工成本占總建筑費(fèi)用的50%左右。吳建平說,他們用3D打印的方法建造一個(gè)同樣的別墅,直接澆注成型,取消了模板工序,可以縮短工期至45天。由于3D打印建筑幾乎沒有原料浪費(fèi),建筑垃圾少,工程總造價(jià)會(huì)降低。更重要的是,機(jī)械施工能減少80%~90%的人工成本。

打印的別墅安全性能得到保障嗎?從事超過40年建筑業(yè)的吳建平說,該別墅可抗八級地震。但他坦言,由于經(jīng)費(fèi)有限,所以建筑物并沒有送到實(shí)驗(yàn)室上去監(jiān)測,但按照國家對于房屋建筑設(shè)計(jì)的要求,建造一個(gè)同樣面積且可抗8級地震的兩層建筑,需要5噸鋼筋。但他們的別墅用了20噸,所以他認(rèn)為抗震性能可以達(dá)標(biāo)。

吳建平介紹,目前打印出的別墅,將作為公司試驗(yàn)3D打印設(shè)備的試驗(yàn)品,不會(huì)出售。一層將作為樣板間進(jìn)行展示,二層將用做辦公場所。吳建平說,他們研發(fā)這個(gè)項(xiàng)目,是為了能夠在將來普惠于民,降低建筑成本,讓老百姓更容易接受。湖南大學(xué)建筑學(xué)院副院長柳肅認(rèn)為,3D打印在建筑設(shè)計(jì)過程中、在打印建筑模型上十分好用。打印出的模型精巧、精密。但在建造房子上,目前還看不到能廣泛推廣的理由。

一方面,是因?yàn)槟壳暗慕ㄖ⒉恍枰厥獾牟牧?。柳肅說,3D打印出來的混凝土和人工做出來的區(qū)別不大,而且對于建筑這種不是特別精密的作業(yè),難度不是很大,沒有必要用3D去打印。對于建筑行業(yè)引以為豪的減少廢料這一特點(diǎn),柳肅說,建筑的廢料并不是那么可怕,有一定程度的浪費(fèi)屬于正常。而就節(jié)省工時(shí)來說,工廠裝配同樣很快,不一定比3D打印慢。他介紹,發(fā)達(dá)國家很早就在使用裝配式的建筑,如柱子、墻、梁都是在工廠做好,運(yùn)到工地像裝家具一樣裝起來。

“這也能在45天之內(nèi)完成。趕工程并非一個(gè)理由,一定要那么快干嘛呢?”柳肅提出了自己的疑問。

另一方面,柳肅認(rèn)為,3D打印的費(fèi)用比普通的建筑貴,是另一個(gè)阻礙技術(shù)推廣的原因。

多名專家都表示,這種新型建造的房屋,沒有相關(guān)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,距投入使用也有很長的距離。一位專家告訴中國青年報(bào)·中青在線記者,“如果需要驗(yàn)收,任何人都是不敢簽字的?!?/span>

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