迪拜计划于2025年实现用3D打印技术建造其四分之一的建筑，这一计划表现了快速发展的3D打印技术的潜力，能够重新定义和推动传统建筑的极限。自从3D打印技术被应用于建造、工程和建筑领域，它越来越受到市场欢迎。Grand View Research 在2021年7月的报告预测，全球3D打印建筑市场仅在2021-2028年间将增长91%。这一极快增速预期的背后，一方面是由于3D打印建造的速度快、成本低，另一方面，它还可以解决经济适用房的问题，并为设计提供无数可能性。因此，当建筑师必须适应一个新的技术时代时，速度和效率成为设计和施工过程的的关键元素，3D打印技术的崛起展现了巨大前景。这一技术甚至可能重塑我们所知的建造领域。

提高设计灵活性，缩短施工工期

3D打印建筑的新技术可以进行无模板混凝土浇筑，这就意味着我们可以打印任意形状的预制混凝土构建和整墙，并且花费更短时间和更低成本。本质上，3D打印的三维形体生成过程由计算机控制，这改变了传统建造过程，也给了设计创造了更多可能性。不同于传统建造，建筑师可以使用这一技术建造前所未有的曲面，形状和颜色，从而设计出更有创造性、更引人注目的建筑——而且这些建筑形式不仅是第一次探索，往往还是唯一的。事实上，任意有机的形式都是可能的：曲面墙或直墙，平滑或粗糙表面，水平或有角度的……在建筑创造力的表达方面，确实不再有任何限制。

Courtesy of PERI

除了可以使设计更自由，3D打印过程本身也更加高效。它不仅从项目最初就提供了高度的规划可靠性，还有更快建造速度，需要更少协同工作，因此降低了建造成本。例如，PERI AG现在使用新技术已经可以在短短25小时打印一个独栋别墅（而传统技术用砖木建造则需数月甚至数年）。这使得创新形式的建筑可以在不花费更多额外费用的情况下更早问世。

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3D打印建筑的原理

尽管3D打印建筑目前仍处在起步阶段，但作为世界领先的模板和脚手架系统供应商之一，PERI已经积极致力于3D打印建筑市场数年。这一来自德国的家族企业，和丹麦公司COBOD一起，一直在探求如何完善技术，开拓新市场。他们主要聚焦于住宅建造，但也建造预制建筑部件。

PERI使用的COBOD BOD2是一个完善、安全的3D打印建造机器，它可以设置各种方向的路径，打印墙体、柱子、楼梯等各种建筑部件，有着广泛应用。COBOD BOD2有很多优点，比如说它的接口系统对预制及现浇应用都适用，无需频繁重定位和校正。同时，这一系统由一些模块组成，可选择模块来适应具体项目。

然而，这台打印机相比于其他机器最大的优势在于速度。作为市场上速度最快的3D建造打印机，它的速度可达每秒1米，不仅如此，它在打印过程中可以保证在打印区域内实行作业。因此，包括管道安装在内的各种人工工作，都可以很容易地整合进来，以优化建造流程。

Concept and execution by Röser GmbH, design by MENSE-KORTE, materials by MC Bauchemie . Image Courtesy of Röser GmbHConcept and execution by Röser GmbH, design by MENSE-KORTE, materials by MC Bauchemie. Image Courtesy of Röser GmbH

去年刚售出的第一台3D建造打印机证明了它的成功。为了制造多样的预制混凝土部件，减少设计限制，德国公司Röser GmbH购买了PERI作为一项创新的长期投资。

应用方式

尽管天花板、楼板和基础仍采用传统方式建造，BOD2已经证明它能够成功建造墙体。打印机被运送到施工现场后，会设置好Z轴，然后打印机的喷头会被安装上钢架的X轴，同时一个商用的筒仓和混凝土泵会被连到BOD2上。一切组装完成后，三维的打印过程将沿着3个轴在一个金属的安全框架内进行。

因为打印的空心墙符合了居住建筑的静力要求，因此不需要再配筋。此外，打印的双层空心墙可以以任何方式整合墙体保温。

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居住建筑：3D 打印建筑技术的里程碑

3D打印建筑技术刚见证了历史性的一刻：德国第一栋功能完善的住宅正式建成待售。这是一栋2层独栋别墅，由PERI建造，由MENSE-KORTE ingenieure+architekten设计，打印过程始于2020年9月，在经历了全部法规审批程序后，住宅于今年（2021年）7月在北莱茵－威斯特法伦的贝库姆（Beckum, North Rhine-Westphalia）问世。住宅每层居住面积80平方米，PERI打印了三层空心墙体，墙内填充保温复合材料并预留水电管道空间。Röser GmbH预制了阁楼部分，并经过现场组装，与建筑其他部分相统一。

贝库姆住宅项目获得了德国设计委员会（German Design Council）颁发的德国国家创新奖（German Innovation Award），这一年度奖项旨在奖励在工业中展现独创性、优秀实施情况和有效性的项目。

“数字化，动态化，可打印这三个特点在贝库姆的住宅项目得到了实现。这一德国的首栋3D打印住宅给建筑工业带来了以下积极影响力：为创新建造提供了新技术，为建造职业提供了更多吸引力，为现代建筑提供了新风格。”——北威州建设部部长 Ina Scharrenbach

Single-family house in Beckum, North Rhine-Westphalia. Image Courtesy of PERISingle-family house in Beckum, North Rhine-Westphalia. Image Courtesy of PERI

除了将PERI定位成市场先驱外，这个独一无二的项目的成功还证明了3D打印建筑的切实可行，并激发了建筑工业的一系列可能性。它还为更大、更复杂住宅单元的打印创造了条件。在贝库姆住宅开工两个月后，PERI开始打印欧洲最大的3D打印公寓楼，这次是在巴伐利亚州的瓦伦豪森（Wallenhausen, Bavaria）。这栋三层的公寓楼有380平方米，5个单元中有4个被出租，1个作为样板公寓。那以后，在贝库姆学到的经验又被应用于亚利桑那州坦佩市的第一个3D打印住宅项目，德国康斯坦茨湖一出公寓楼扩建项目， 以及与STRABAG SE合作的奥地利第一个3D打印建筑。

随着最新在奥地利的项目的建成，PERI在一年中成功完成了5个3D打印建筑项目。所有的项目都不是研究项目，而是真实的项目，它们经建筑法规审核通过，是可以出租、居住的住宅或办公建筑。

Residential building in Wallenhausen, Bavaria. Image Courtesy of PERIResidential building in Wallenhausen, Bavaria. Image Courtesy of PERIResidential building in Wallenhausen, Bavaria. Image Courtesy of PERIResidential building in Wallenhausen, Bavaria. Image Courtesy of PERI

当全球的建筑师都在面临着不确定性，劳动力及住房短缺，以及其他行业挑战的时候，只有一件事是可确定的：我们所知的建筑和规划在很多方面将会发生根本性的变化。有了3D打印建筑作为一个有潜力的替代方案，缓慢昂贵的规划调整可能会成为过去式。它不断增长的可行性、高效率、和对建造过程的优化不仅能解决经济适用房的问题，降低租金，还能为多灾地区提供庇护所，或者为更可持续的建造提供方案。虽然在建筑业的其他市场及细分市场仍有很大空间待开发，但3D打印建筑无疑是一个能经受考验的选择。