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隨著3D打印發(fā)展,各個領(lǐng)域?qū)?D打印的需求越來越多,相應(yīng)的各種3D打印技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展。
輪廓成型工藝ContourCrafting(俗稱3D打印建筑技術(shù))是美國南加州大學(xué)布洛克·霍什內(nèi)維斯教授(Behrokh Khoshnevis)在1997年提出的,用加載3D打印系統(tǒng)的大型機械裝置直接打印建筑物。該技術(shù)在2006年被美國的Modern Marvel頻道評為全美當年最佳25項發(fā)明之一,并獲得了美國太空總署(NASA的資助)。NASA計劃將探月機器人Athlete 和 Contour Crafting技術(shù)結(jié)合,實現(xiàn)在外太空進行無人建造。谷歌公司的能源部門也計劃用輪廓成型工藝用于風(fēng)力發(fā)電機的基建部分的打?。ǔl(fā)電機模組和葉片外)。
可以說,輪廓成型工藝的出現(xiàn),對傳統(tǒng)建筑行業(yè)造成了沖擊,給傳統(tǒng)建筑行業(yè)帶來了革新和新動力。
各種輪廓成型工藝打印的3D作品比比皆是。以浙江迅實科技有限公司為例,迅實科技從美國ContourCrafting公司引進最正統(tǒng)的輪廓成型工藝,把建筑3D打印作為企業(yè)發(fā)展的一個分支。到目前為止已經(jīng)與政府、高校等多個單位合作,成績斐然。
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建筑3D打印順序:
1.一套3d打印建造設(shè)備;
2.利用機械在建筑場地勾畫出一個整體輪廓、線條;
3.開始砌墻,機器人會按規(guī)劃圖自動留出門和窗戶的位置;
4.蓋上第一層的天花板,并接著在頂上澆灌出第二層的地面;
5.最后完成屋頂、墻壁外部結(jié)構(gòu)等細節(jié)部分。
和傳統(tǒng)的建筑業(yè)相比,3D建筑打印技術(shù)展現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢,主要有以下4點:
1. 施工速度至少要快10倍,且建筑類型、復(fù)雜性等因素不會增加建設(shè)成本。"輪廓工藝"將節(jié)省45%到55%的人工,同時減少了能源消耗,既降低了成本,又更為環(huán)保。
2. 由于全程由電腦程序操控,直接基于CAD設(shè)計等的施工建造只產(chǎn)生5-10mm的誤差,該技術(shù)允許的精度和設(shè)計自由性在過去聞所未聞,建筑師和工人間的問題將不再阻礙建筑師所要表達的設(shè)計想法。
3. 不需要模板,定制性強,可塑性好。雖然"輪廓工藝"機器人打印出來的墻壁是空心的,但它們的強度系數(shù)為10000psi(每平方英寸能承受10000磅壓力),遠遠超過了傳統(tǒng)建筑的墻壁。
4. 而從美觀性來說3D建筑打印技術(shù)可以將建筑構(gòu)件成任意形狀,可以不受傳統(tǒng)直線的制約,隨意將房屋墻面打印成弧形或波浪形等。既豐富了建筑的美感,又符合經(jīng)濟及環(huán)保效益。
當前環(huán)境下雖然3D建筑打印技術(shù)還不能完全取代傳統(tǒng)建筑行業(yè),但它的優(yōu)越性仍讓它受人歡迎,利用它制造千奇百怪的房子或短時間內(nèi)建好一座房子成為現(xiàn)實。
值得一提的是,"輪廓工藝"不僅可在地球使用,還可以運用到外太空。據(jù)聯(lián)合國估計,2050年全球人口將達到96億人,地球居住空間將更為擁擠。荷蘭非營利組織"火星一號"從20萬報名者中挑出1058人,參加移民火星訓(xùn)練,預(yù)計從中挑選出24位移民者,2024年分6個梯次2依序升空到火星居住。而人類未來若要移居其他星球,解決住宅問題是首要任務(wù)。
霍什內(nèi)維斯教授稱:"如果未來人類要在月球上建造棲息地,九成建材有望取自月球土壤,而其余材料或許由地球運往月球。"由于"輪廓工藝"可以更快速、更環(huán)保地批量建造出適合人類居住的建筑。可以想見,隨著這項前沿技術(shù)趨于成熟,太空移民將成為現(xiàn)實,同時也會更為便捷。
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