4月3日，在湖北宜昌三峽大學(xué)的3D打印研發(fā)基地，工作人員正在給一棟8米高、占地100平方米的雙層實(shí)驗(yàn)樓舉行封頂儀式。

這棟自3月初開(kāi)始建設(shè)的小樓，全程僅耗時(shí)22天，用3個(gè)工人，是我國(guó)首個(gè)原位3D打印雙層建筑。

如何3D打印雙層小樓？

傳統(tǒng)的磚墻多為砌體結(jié)構(gòu)，是用砂漿粘起來(lái)的?！拔覀兊?D打印是純混凝土砂漿，柱子、墻體、樓板、樓面都是一體化打印的，它的強(qiáng)度比傳統(tǒng)磚的強(qiáng)度要高，打印精度更高?！痹擁?xiàng)目的技術(shù)負(fù)責(zé)人、三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院副教授李洋波說(shuō)，只需要將3D打印機(jī)調(diào)至需要打印的層數(shù)和層高，點(diǎn)擊一鍵打印就能自動(dòng)開(kāi)始。

在這所小樓附近，是打印這所小樓的3D打印機(jī)。該打印機(jī)跨度12米，猶如一個(gè)龍門(mén)架。李洋波介紹，這是第三代打印機(jī)，他們團(tuán)隊(duì)花了3年時(shí)間才研發(fā)而成。

“我們更新?lián)Q代了20多臺(tái)套設(shè)備，經(jīng)過(guò)上千次試驗(yàn)，才突破了大尺度打印機(jī)在精度控制、結(jié)構(gòu)連續(xù)性及打印穩(wěn)定性等方面的難題?！崩钛蟛ㄕf(shuō)。

在試驗(yàn)過(guò)程中，李洋波的研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)細(xì)節(jié)技術(shù)調(diào)整，將打印機(jī)噴嘴兩次走到同一個(gè)位置的偏差控制在0.1毫米以?xún)?nèi)，打印的形狀偏差不超過(guò)2毫米，整棟小樓沒(méi)有出現(xiàn)打印瑕疵。

“超過(guò)3米之后，我們調(diào)整了送料的方式，同時(shí)也調(diào)整了混凝土的配合比，由最初的螺桿方式泵送，變成了液壓泵送，壓力更大，流動(dòng)性更好，保證了打印的連續(xù)性?！崩钛蟛ㄕf(shuō)，此次建房過(guò)程中，還使用了AI算法規(guī)劃打印路徑，極大縮短了打印頭空走時(shí)間，提高了打印效率。

3D打印雙層小樓是否安全？

在現(xiàn)場(chǎng)，記者看到小樓的很多墻體出現(xiàn)裂紋。記者不禁問(wèn)道：“房屋是否安全？”

“裂紋出現(xiàn)的原因是澆筑當(dāng)天氣溫在30℃上下，風(fēng)速也比較大，表面水分蒸發(fā)較快，因此產(chǎn)生裂紋。”李洋波介紹，“裂紋只出現(xiàn)在非承重墻墻體，都在正?？煽胤秶?，對(duì)整體結(jié)構(gòu)安全不產(chǎn)生影響?！?/p>

此外，這棟房子整體承重是由15根立柱和中間的梁板構(gòu)成的一個(gè)框架體系，3D打印的是承重柱的外殼，中間部分是空心的。

“待承重柱打印到樓板高度后，我們會(huì)將鋼筋籠通過(guò)空心部位裝進(jìn)去，并和地圈梁鋼筋焊接在一起，形成一個(gè)整體，再把二層板梁鋼筋綁扎安裝到位，進(jìn)行柱、梁、樓板的混凝土現(xiàn)澆?！崩钛蟛ㄕf(shuō)。

不僅如此，細(xì)細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)，這棟房子墻體的四角都是在同一個(gè)水平線上，筆直度非常好，墻體也設(shè)計(jì)了一些曲面的異形造型?！胺孔哟蛴r(shí)非常平順和光滑，房子的結(jié)構(gòu)也非常穩(wěn)固，和傳統(tǒng)房屋的使用年限一樣?！崩钛蟛ㄕf(shuō)。

3D打印的房子將如何使用？

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，2024年全國(guó)農(nóng)村自建房每平方米的平均價(jià)格范圍在1000至1500元之間。而這棟房子每平方米的造價(jià)在1000元左右，與不少農(nóng)村房子的造價(jià)相當(dāng)。

“用傳統(tǒng)的方式建造這棟雙層建筑，需要5名工人，2個(gè)月時(shí)間。而此次用3D技術(shù)打印房子啊，只需花1個(gè)月就能完成，模板和人工都能夠大大節(jié)省下來(lái)?！崩钛蟛ㄕf(shuō)，這臺(tái)3D打印機(jī)還實(shí)現(xiàn)了綠色建造，可以將磷石膏、建筑固廢等做為制造原料，實(shí)現(xiàn)玻璃鋼、陶瓷、塑料等方面的打印。

這棟房子打印好之后，將用于技術(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試。這項(xiàng)技術(shù)未來(lái)投入市場(chǎng)運(yùn)用后，該設(shè)備還可以打印玻璃鋼、陶瓷、塑料等，應(yīng)用于市政管道、排水設(shè)施、景觀雕塑等建設(shè)場(chǎng)景。

“前段時(shí)間，國(guó)外一個(gè)建筑協(xié)會(huì)還派出10人考察團(tuán)前來(lái)考察，對(duì)打印機(jī)表現(xiàn)出極高的興趣。”李洋波介紹。