“全球最大3D打印住宅区”正建：未来城市将由机器人和无人机建造?

该3D打印住宅项目总计100套 ©lCON

丹麦建筑工作室BIG和美国3D打印公司ICON合作进行“世界上最大规模的3D打印住宅开发项目”。目前，第一个全尺寸住宅样板已经由建筑公司Lennar建造完成。

该住宅位于德克萨斯州乔治城 (Georgetown) 的一个社区，是沃尔夫牧场 (Wolf Ranch)建成的第一座3D打印住宅。

这套住宅样板有三居室，是八种户型的其中一种，面积从146平方米到196平方米不等，价格预计在 475,990 美元—559,990 美元之间。住宅项目总计会有100套。

建造打印现场 ©lCON

整个项目于去年11月开始施工，采用了ICON 专有材料：Lavacrete（一种类似混凝土的混合物，配合Volcan 3D 打印机使用），这种材料非常耐用，可以高速打印，创造出独特的、条纹状 3D 打印墙壁。据悉，为了满足社区多样化形式需求，会有24种不同立面可供选择。

Lennar使用了ICON的Vulcan 3D打印机器人系统，打印出房屋的结构部件。据 ICON 称，机器人技术可以“以最少的浪费和最大的设计自由度”来生产墙体。

样板房的屋顶由金属制成屋顶还秉承可持续原则，安装光伏板 ©lCON

社区的规划类似于传统的美国郊区布局，车道、庭院和街道将一栋栋住宅连接起来。

©lCON, Lennar

©lCON, Lennar

本次3D打印住宅的设计融合了当代德克萨斯牧场风格美学，采用了提升建筑和节能设计，突出了弹性和可持续发展的优势，以及增材制造的数字可能性。

该3D打印住宅项目总计100套 ©lCON

3D打印技术正不断重塑建筑行业，回顾其发展历程，不难发现，这项技术不断变革创新，开创了设计、建造和空间创意的新时代。

3D 打印技术令建筑师能够在工业化、大规模定制项目中设计复杂的非标准化元素，从而探索更多可能性，获取更多自主权。

可能许多人认为3D打印机是这些年才流行起来的，其实不然。3D打印的历史最早可追溯到1939年，当时，William E. Urschel在美国的印第安纳州一个小仓库里，创造了有史以来第一座3D 打印混凝土建筑。从那时起，3D打印走上不断发展的历程。

3D 打印发展历程

https://www.archdaily.com/1005043/infographic-the-evolution-of-3d-printing-in-architecture-since-1939

1939年→发明家William E. Urschel在美国印第安纳州一个小仓库里，创造了世界上第一座3D打印混凝土建筑。他的 “筑墙机”由一个自动冲压装置组成，可在旋转的圆盘之间压缩混凝土，在挤出材料时，加固并平滑每一层。

1940年→William E. Urschel 在其“筑墙机”问世一年后，申请了专利，该机器可用于制造多层建筑，带有集成钢筋和自支撑穹顶，全部印制在混凝土中。

1976年→喷墨打印机的诞生为3D打印技术的发展铺平了道路。虽然原理不同，但这两种技术都是在数字信息指导下，以可控方式逐层堆积材料。

1981年→日本名古屋市立工业研究所的 Hideo Kodama 开始尝试使用油墨以外的材料进行打印，首次发明了两种使用光硬化热固性聚合物，对3D塑料模型进行增材印刷的方法。

“3D打印技术之父”Charles Hull 图片来源于网络

1984年→美国工程师Charles Hull发明了立体光刻成型技术（SLA），它通过紫外光斑点扫描光敏树脂使之成型。从简单图像创建出有形三维模型的打印工艺。此外，STL 文件格式也应运而生，如今已成为3D打印软件中最常用的格式。

SLA-1 打印机成为机械工程史上的里程碑 图片来源于网络

1988年→在 SLA 工艺获得专利后，Charles Hull 开发出第一台 SLA 3D 打印机。

1989年→Scott Trump 发明了熔融沉积快速成型技术(FDM)技术并申请了专利，这是迄今为止最受消费者欢迎的 3D 打印技术之一。

1990年→一些机构开始尝试使用3D打印技术生产大型项目的模块化组件，为未来在 AEC 行业的应用奠定了基础。同年，Stratasys 将 FDM 3D 打印机商业化。

1992年→3D Systems 公司将SLA 打印机推向市场。尽管还存在一些缺陷，但它已经可以在一夜之间制造出复杂的 3D 物体。

1993年→麻省理工学院开发出专利 3D 打印系统，该系统在CAD软件的指导下，可以打印出塑料、陶瓷和金属制物品。

1999年→维克森林研究所的科学家将 3D 打印器官植入人体。这虽然与建筑没有直接关系，但却拉开了众多行业十年快速发展的序幕，其中也包括 AEC。

意大利工程师Enrico Dini开发出了D-Shape 3D打印机

https://www.fastcompany.com/1579263/3-d-printing-whole-buildings-stonein-space-printer-rocks

2004年→意大利工程师Enrico Dini开发出了D-Shape 3D打印机，它采用粘合剂喷射技术，利用沙子和无机粘合材料的混合物创建出大型结构。这标志着3D打印技术向打印建筑构件迈出了重要一步。

利用SLS（选择性激光烧结）技术打印出的金属物件

http://desingnswan.com

2006年→第一台SLS（选择性激光烧结）机器诞生。这类机器使用激光熔融材料，制成3D实物。该技术突破为大规模定制、工业零件的按需制造以及后来的假肢定制，开启了一扇大门。

2009年→越来越多的研究人员和公司开始尝试 3D 打印混凝土，这种材料的结构性为建筑应用提供了全新可能性。

盈创3D打印的1100㎡精装别墅

http://winsun3d.com/

2014年→中国建筑公司盈创 Winsun使用大型 3D 打印机，在24小时内打印出10栋房屋。2015年１月，Winsun又打印出了当时全球最高3D打印建筑“６层楼居住房”和全球首个带内装、外装一体化的3D打印“1100㎡精装别墅”。

这一年，还出现了多项创新技术，包括首个商用 3D 混凝土打印机器人、结构钢 3D 打印技术以及用 3D 打印材料建造的防震柱。

Killa在迪拜研发出了世界上第一个全功能并永久使用的3D打印办公室 ©WAM

2016年→迪拜的未来办公室作为世界上第一座功能齐全、可永久入驻的 3D 打印混凝土办公楼亮相，它的打印耗时 17 天，现场安装仅需两天。

2017年→更多的建筑行业里程碑：使用 3D 打印模板制作出复杂的混凝土柱，世界上第一座 3D 打印桥梁在西班牙投入使用。

2019年→迪拜市政府成为世界上最大的3D打印建筑，直接在现场建造，高度为9.5米，面积为640平方米。同年，世界上第一个 3D 打印社区在墨西哥开工，计划使用 Vulcan Il 3D 打印机制造50套住宅。

3D打印可持续住宅：生土圆厅，耗时200小时 ©WASP

同年，建筑师和行业专家 WASP 建造了第一座天然生土材料的 3D 打印建筑。这座可持续房屋使用多台打印机同步工作 200 小时才完成。

BIG、ICON和Lennar计划在德克萨斯州进行“世界上最大规模的3D打印住宅开发项目”。

无水泥矿物泡沫 3D 打印轻质隔热墙 ©Hyuk Sung Kwon

2023年→ETH Zurich和FenX AG 合作探索大规模机器人3D打印技术，使用由回收废物制成的无水泥矿物泡沫，研究如何制造更加轻质、一体化、可隔热的墙体以节约成本。

3D 打印技术带来无限可能性

3D打印技术是一项革命性的技术，未来，它还将继续往多个方向不断发展，包括材料、设备、技术和应用等。

随着技术的不断发展和创新，3D打印设备和材料的成本会不断降低，制造速度也会越来越快。

该项目共开发住宅20套 ©HANA Agency

©清华大学建筑学院徐卫国教授团队

建造过程 ©清华大学建筑学院徐卫国教授团队

 在3D打印中混合本地材料的可能性尝试 

巴伦西亚理工大学（UPV）的一个团队开发出3D打印使用的钢筋混凝土梁的替代品，利用增材制造技术使用回收的塑料制造梁。重量可减轻80%，利于运输

https://www.3dnatives.com/en/3d-printed-beams-recycled-plastic-replace-reinforced-concrete-040620215/?utm_medium=website&utm_source=archdaily.com#!

 美国首座多层3D打印房屋 

© Anthony Vu

©Anthony Vu

当今时代，3D 打印技术在各领域提供的可能性和潜力几乎是无限的。

过去，3D 打印技术只是将桌面建筑模型变为现实，而现在，这项技术可用于大规模生产，用多种材料建造房屋甚至整个社区。是的，3D 打印在建筑行业的应用已准备好加速增长了。

不久的将来，这种技术的应用前景将更加广阔，从临时住所、经济适用房，到生活建筑、大型城区，甚至外太空殖民地，为建筑师提供更多的设计自由。

Reference

[ 感谢今日作者 ]

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