建筑行業(yè)沒有必要用3D去打印 高成本有礙推廣

發(fā)布日期：2016-07-12來源：中國(guó)建設(shè)報(bào)編輯：伏牛山

[摘要]

　　 　當(dāng)?shù)貢r(shí)間2015年9月23日，美國(guó)田納西州，3D打印汽車和房屋。美國(guó)能源部橡樹嶺國(guó)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(duì)，而房屋是通過屋頂?shù)奶柲馨鍨樽约禾峁┠茉吹摹Ｒ曈X中國(guó)

　　 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(guó)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(guó)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(guó)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?cè)噲D從中看到3D打印在建筑行業(yè)的未來發(fā)展圖景。

　　 3D打印在中國(guó)

　　 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(guó)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(duì)接《中國(guó)制造2025》，增材制造(3D打印)標(biāo)準(zhǔn)化工作全面啟動(dòng)。對(duì)于中國(guó)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(guó)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(cè)、認(rèn)證及醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，被業(yè)界譽(yù)為“中國(guó)3D打印教父”的中國(guó)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(guó)智能制造有望進(jìn)入世界前列。”

　　 不過，雖然我國(guó)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(guó)3D打印研究院接受媒體采訪時(shí)仍指出，我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與美國(guó)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(duì)國(guó)外依賴較大。

　　 在應(yīng)用方面，我國(guó)的3D打印豐富程度遠(yuǎn)低于美國(guó)。盧秉恒曾介紹，目前我國(guó)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(guó)目前各種3D打印設(shè)備的數(shù)量占全世界40%，而中國(guó)只有8%左右。

　　 我國(guó)并沒有停止對(duì)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(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局注冊(cè)批準(zhǔn)。這不是3D打印第一次應(yīng)用在我國(guó)的醫(yī)療實(shí)踐中。2015年8月，南京市兒童醫(yī)院在全國(guó)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(duì)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(duì)的，是社會(huì)上對(duì)于3D打印的質(zhì)疑一直存在。“噱頭大于實(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(duì)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(jí)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(cè)，但按照國(guó)家對(duì)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(jí)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(chǎng)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(zhǎng)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厥獾牟牧稀ＡC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(duì)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(duì)于建筑行業(yè)引以為豪的減少?gòu)U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(guó)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(zhǎng)的距離。一位專家告訴中國(guó)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。

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