從步行橋到公交站臺 3D打印離大規(guī)模應(yīng)用還有多遠(yuǎn)

來源：南京日報

1月12日，世界最大規(guī)模3D打印混凝土步行橋在上海寶山智慧灣啟用；1月16日，江蘇省內(nèi)首個混凝土3D打印的裝配式公交站臺在南京江北新區(qū)研創(chuàng)園內(nèi)投用……新年伊始，市政工程領(lǐng)域接連傳出有關(guān)3D打印的好消息。人們在感嘆科技進(jìn)步的同時，不由充滿期待。3D打印是不是啥都能打？打印的房屋、橋梁等大型建筑和設(shè)施，距離大規(guī)模應(yīng)用還有多遠(yuǎn)？

混凝土3D打印技術(shù)有著潛力巨大的應(yīng)用空間。作為智能建造的重要方式，它對中國工程建設(shè)的智能化發(fā)展及推動建筑工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級有著重要作用。例如，傳統(tǒng)建筑技術(shù)會產(chǎn)生很高比例的建筑垃圾，而3D打印混凝土技術(shù)在建筑過程中實現(xiàn)了材料的充分利用，減少了建筑垃圾的產(chǎn)生。南京江北新區(qū)研創(chuàng)園內(nèi)的這座3D打印公交站臺，更是直接以南部新城建設(shè)中產(chǎn)生的建筑垃圾為主要打印材料，非常符合當(dāng)下的綠色發(fā)展理念。

近年來，國內(nèi)外很多團(tuán)隊都在籌劃批量快速打印更便宜的住宅、更高的樓房。去年，美國一家公司對外宣布僅耗資人民幣6萬多元就打印了一座小別墅，并計劃在18個月內(nèi)為無房住的人打印100間住房。但到目前為止，這一設(shè)想沒有更多進(jìn)展披露。上海3D打印步行橋的建成，被認(rèn)為是混凝土打印材料技術(shù)從研發(fā)到實際應(yīng)用邁出了可喜的一步，也標(biāo)志著中國3D混凝土打印建造技術(shù)已跨入世界先進(jìn)水平。據(jù)悉，該工程使用了兩臺機(jī)器臂3D打印系統(tǒng)，耗時450小時打印完成全部混凝土構(gòu)件。與同等規(guī)模的普通橋梁相比，它的造價只有三分之二。   

張亞梅是東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副院長，她經(jīng)常在朋友圈分享學(xué)生打印的混凝土構(gòu)件。自去年開始，東大就指導(dǎo)本科生探索3D打印混凝土技術(shù)，大二還開設(shè)了3D打印混凝土創(chuàng)新體驗課等。張教授告訴記者，3D打印技術(shù)在土木工程領(lǐng)域是對傳統(tǒng)混凝土建造技術(shù)的很好補(bǔ)充。但目前這一技術(shù)運用到高樓等大型建筑，尚有很多結(jié)構(gòu)和材料等關(guān)鍵問題要解決。

張亞梅認(rèn)為，3D打印混凝土技術(shù)首先需要有適合的設(shè)計方案，南京的3D打印公交站臺就是結(jié)合了安全技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)交叉集成應(yīng)用的結(jié)果。其次，打印大型建筑，需要有與之匹配的建筑規(guī)范，特別是梁柱節(jié)點的處理等。她強(qiáng)調(diào)，最為關(guān)鍵的是，現(xiàn)有的建筑標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)常規(guī)混凝土建造工藝制定的，大規(guī)模推廣打印大型建筑，先要從頂層設(shè)計一系列與3D打印混凝土建造技術(shù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

南京嘉翼增材制造技術(shù)研究院有限公司正在參與此類標(biāo)準(zhǔn)的制定。公司負(fù)責(zé)人李進(jìn)表示，人們必須要對3D打印有正確的認(rèn)識，在現(xiàn)階段，3D打印不是萬能的，它打印的不是房子整體結(jié)構(gòu)，而是打印可裝配的建筑構(gòu)件，工廠打印加工、現(xiàn)場組裝，通過裝配式規(guī)范，實現(xiàn)建房子的理想。因為一幢房子的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的，材料也是多元的，還要考慮梁柱結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)的銜接、保溫層材料、防火性、透氣性等問題，3D打印不能包納所有的功能。另外，高樓大廈等大型建筑的各種結(jié)構(gòu)體系如何與3D打印結(jié)合，都需要進(jìn)一步研究。

張亞梅教授及團(tuán)隊承擔(dān)了國家重點研發(fā)計劃科研課題，正在開展3D打印混凝土材料、工藝和性能的系統(tǒng)研究。她表示，3D打印為未來的建造模式帶來無限可能，相信隨著標(biāo)準(zhǔn)的完善、技術(shù)的進(jìn)步，生活中很多建筑都可以實現(xiàn)3D打印。


來源：南京日報