建筑

当今世界有1.46亿辆汽车，也就是说，大约每五个人就有一辆汽车。为了保持交通平稳高效运行，减少交通和道路封闭等干扰，拥有高质量的道路很重要。然而，裂缝和坑洞构成了威胁，它们会损坏车辆并造成事故风险。中国河北工业大学和美国密歇根理工大学的研究人员表示，增材制造可以通过修复这些道路缺陷来解决这个问题。 坑洞修补的传统方法多种多样，包括冷修补、热修补和喷射修补。这些方法有几个缺点：人为因素，如自动化程度低、对人力的依赖，以及缺乏预防性维护和材料浪费。3D打印可以为使用挤压技术的3D打印沥青的应用提供一种替代方案——FFF。修复需要几个步骤：获取问题的三维结构信息，然后修复问题。对于后者，研究人员提出了两个建议：原位修复或使用预制3D结构进行处理。最后，您将使用测试进行质量评估。 为什么使用3D打印而不是传统方法？ 与传统方法相比，3D打印提供了许多优势；例如，可以通过3D扫描和3D建模相结合来提高自动化水平，从而减少人力消耗和道路封闭时间。此外，这种方法可以应用于预防性维修，这些步骤可以提高维修质量，减少材料浪费。在应用方面，3D技术可以与传统的遇险检测相结合，要么通过遇险检测，然后应用打印机，要么通过在沥青3D打印机中结合两个步骤。这可以对坑洞进行最佳处理，并确保在早期阶段检测到坑洞，从而节省时间和精力。 研究人员推荐一种配备锂电池履带的3D打印机器人进行现场修复。他们还提到了根据材料的最佳温度和印刷阶段所需的粘弹性来控制温度的必要性，因为一些阶段（如挤出）需要高粘弹性，但不会高到存在层坍塌的风险。 3D打印被用于改善运输的类似例子包括为在欧洲各地运输货物的卡车打印备件，使公司能够缩短维修时间并防止物流问题。

艺术和设计需要那些能够突破界限、对风格有眼光、对最新技术有嗅觉的人。最近，从时装设计师到艺术家，每个人都使用3D打印来制作具有惊艳因素的独特作品，超越了传统制造方法的需要。得克萨斯州最近的一个例子是Sunday Homes项目，该项目计划对位于该县高平原沙漠马尔法的El Cosmico酒店进行3D打印改造。 酒店专家Liz Lambert将与总部位于得克萨斯州的ICON（以其先进的3D打印建筑项目而闻名）和建筑集团BIG（Bjarke Ingels group）合作准备该项目。房屋建筑公司Lennar也参与其中。此次合作将把酒店搬迁到一个占地62英亩的场地，结合3D打印制作圆顶、拱顶和房屋。在目前的状态下，这家酒店是一个与众不同的场所，将自己标榜为“逃离紧迫世界”。搬迁的新设计以高平原沙漠为背景，将这一景观与天空融合在一起，并在3D打印的墙上嵌入了天窗等功能。到今年夏天，将有1200平方英尺至2200平方英尺的两床、三床和四床建筑可供预订。 BIG创始人兼创意总监Bjarke Ingels表示：“我们与El Cosmico和ICON的合作使我们能够在不受传统网站或客户传统限制的情况下，追求尖端3D打印建筑的形式和材料可能性。”。“有机形状、欧几里得圆形几何形状和源自当地风土的调色板让El Cosmico感觉就像是从它所在的地方竖立起来的。”ICON首席执行官Jason Ballard，他补充道：“3D打印带来的真正独特和多样化的架构才刚刚开始。ICON的最大乐趣之一是将我们的技术交到伟大的创意人员手中，看看会出现什么可能性”。 这个3D打印的酒店项目不仅面向度假者：其背后的人希望评估该镇3D打印经济适用房的选择。事实上，从英国到美国，再到肯尼亚和南非，世界各地都有使用这种方法生产房屋的其他企业。这些项目使用混凝土挤压3D打印，据报道，与传统的建筑方法相比，可以以最小的浪费和成本节约获得更快的结果。

《牛津英语词典》将建筑定义为“设计建筑的艺术和研究”：无论是房屋、办公室、桥梁还是学校，这门艺术都会受到新技术的巨大影响。建筑师们正在寻找创新的结构，包括设计和能源效率——正如我们所知，后者已成为当今社会的一个主要问题。在使用的新技术中，我们当然可以提到增材制造。它给建筑业带来了许多好处，根据Grand View Research发表的一项研究，从2023年到2030年，建筑业预计每年增长101.9%。设计可以定制，使用更少的材料可以节省大量资源，并且可以在创纪录的时间内创建以前被认为不可能的复杂形状。让我们回顾一下融合了建筑和3D打印的几个项目，看看今天的技术有什么可能！ MX3D的金属桥 2015年，荷兰3D打印公司MX3D在阿姆斯特丹推出了MX3D桥。这座12米长、功能齐全的不锈钢桥是由一个6轴机器人制造的，该机器人挤压金属棒并逐层焊接。它穿过首都最著名的运河之一Oudezijds-Achterburgwal。该桥有一个集成的传感器网络，用于测量结构元素和环境因素，使工程师能够监测桥梁的质量。此外，这些因素被输入到桥梁的“数字孪生”中，这样工人就可以根据需要修改桥梁，并为未来的3D打印项目提供信息。 TECLA，来自WASP的100%绿色建筑 意大利WASP公司负责许多将3D打印与建筑业相结合的项目。2016年，该公司宣布计划使用增材制造技术建造一个名为Shambalha的意大利实验村的房屋。最近，WASP 3D用可回收材料打印了一个100%环保的房子。该建筑名为TECLA（取自Technology and Clay），旨在通过提供低碳住房来应对气候危机。这家意大利公司使用其专有的Crane WASP模块化3D打印机进行制造。该公司还计划建造完全3D打印的住宅楼。这将涉及新材料的使用等，该项目将作为未来的案例研究。 思维小屋在马达加斯加的3D打印学校 马达加斯加一座额外制造的校舍的例子表明，3D打印可以用来为非营利组织实施项目。该项目背后是Maggie Grout的倡议，她于2015年推出了Thinking Huts。7年后，第一所3D打印学校在马达加斯加建成。在该项目中，植物群和动物群得到了尽可能多的保护，建筑物的外观应与自然相适应。受蜂窝的启发，这座建筑由水泥制成，配有两米长的Hyperion机器人手臂。这是一座单层建筑，可容纳137名学生，如果需要，还可以扩建额外的“吊舱”。 世界上第一座3D打印清真寺 今年最有趣的项目之一，也是在世界各地流传的项目之一是世界上第一座3D打印清真寺。该项目起源于迪拜，由阿联酋政府伊斯兰事务和慈善活动部（Iacad）监督。清真寺计划于今年10月开始施工，预计到2025年完工。该清真寺将扩建2000平方米，可容纳600名礼拜者。 为了建造这座建筑，将使用一台机器人3D打印机，能够以每小时两平方米的速度打印材料。事实上，建造这座建筑预计只需要四个月，而完成安装则需要大约一年的时间。目前还不知道谁将提供建造清真寺所需的技术；而根据泄露的信息，所使用的材料将是水泥和金属的混合物。该结构的设计已委托给建筑公司JT及其合作伙伴。整个项目是阿联酋政府计划的一部分，该计划旨在到2025年建造25%的3D打印建筑。 翻新酒店获得3D打印效果 与总部位于得克萨斯州的ICON的Sunday Homes项目一起露营：他们将在一块62英亩的土地上重新设计得克萨斯州El Cosmico酒店，该酒店将由1200平方英尺至2200平方英尺的两床、三床和四床住宅组成，采用混凝土3D打印。他们将与建筑师BIG（比约克·英格尔斯集团）和酒店专家丽兹·兰伯特合作，将有机形状和圆形几何形状与受自然环境启发的调色板相结合。该项目位于该县的沙漠中，将于2023年夏天开放预订。 满足住房需求的球形房屋 3D打印公司Serendix仅用23小时12分钟就在日本建造了一座球形房屋。内部结构只有10平方米，采用20吨混凝土结构；这种较小的表面积意味着该建筑不受日本建筑法规的约束。据该公司称，这栋房子的加固墙符合日本地震和欧洲隔热标准。尽管尺寸很小，但该概念背后的建筑师设想它可以运输，以满足紧急住房需求。 来自ICON的House Zero 2022 3D打印建筑公司ICON宣布建造House Zero。该建筑是与Lake|Flato Architects合作建造的，以其特殊的设计为特色。因此，房子有弯曲的墙壁，这不仅在结构上更有效，而且在房子里给人一种更自然的印象。由于与自然联系对建筑师来说很重要，零号住宅是根据亲生物原则建造的，这意味着设计与自然联系在一起。同样，可持续性的主题也被提了出来。一方面，这是通过3D打印本身完成的，因为这项技术在建筑过程中节省了时间、浪费和成本。但所使用的材料也起到了一定作用：墙壁是由熔岩混凝土制成的，ICON说熔岩混凝土减缓了房子里的热传递。 维利亚普兰项目 Villaprint是一个法国项目，见证了兰斯市首批五栋完全认证的3D打印混凝土房屋的建造和落成。该项目于2018年启动，并于2022年6月完工，允许首批租户入住！由于3D打印用于部分施工，这些房屋在12个月内完工，而不是16个月。它们在社会住房的背景下展示了最先进的建筑，现在在该市的Réma’Vert生态社区出租。 Coste Architectures负责管理建筑运营，而为建筑行业设计和制造3D打印系统的XtreeE公司和建筑公司Demathieu Bard负责施工。 带智能LED的录音棚 来自维也纳的设计师Philipp Aduatz成功地创建了第一个带有智能LED照明的3D打印电影录音室。在他的创作过程中，Philipp Aduatz将传统工艺技术和概念与3D打印等尖端工具相结合。在这个项目中，Aduatz与Dominik Freynschlag和混凝土3D打印机制造商incremental3d合作，使用混凝土3D打印创建了一个具有复杂和坚固几何形状的结构。该产品集成了一堵宽630厘米、深330厘米、高230厘米的混凝土墙，主照明系统由14个水平插入预制接缝的LED条组成。灯光在RGB颜色空间中进行控制，这允许以多种组合更改颜色和渐变。最终的结果是一个具有均匀照明的空间。 墨西哥3D打印馆 这个3D打印的展馆是在墨西哥创建的，目的是结合三个基本理念：新技术、工艺和回收。该项目的实施得益于麻省理工学院数字结构工程团队、国际组织New Story和墨西哥社会企业Échale的合作，该企业通过社区的整体发展提供住房解决方案。它采用水平屋顶结构，优化了现有的托梁和拱顶系统，通过减少预制钢筋混凝土梁中的材料使用来实现更大的可持续性。粘土3D打印块被夹在梁之间，作为丢失的模板，以便浇筑顶板。使用从地面提取的当地材料不仅使其更实惠，而且还减少了碳足迹。最终，这个装置代表了工业、社会企业和学术界之间的合作，作为一个更环保的建筑环境的典范。 布拉格的3D打印电车候车亭 等待公共交通可能很耗时，暴露在恶劣的环境中是任何不幸乘客最不希望看到的。这方面的追索权是公共汽车和电车候车亭，乘客可以在那里得到保护并舒适地坐着。但你知道3D打印也可以用来制作这些吗？或者至少捷克共和国的情况是这样的，2022年，3D打印的有轨电车候车亭首次亮相。So concrete在布拉格Holešovice的VýstavištŞ电车站使用机器人3D打印和不同类型的混凝土制作了这个3D打印的避难所，由长椅和信息面板组成。据该公司称，3D打印的使用可以节省高达60%的材料，并使其制作速度更快，尤其是工作台只需36小时即可打印完成。 第一个3D打印池 当然，当我们谈论建筑时，这不仅仅包括桥梁和建筑，无论它们多么令人印象深刻。以下一个例子为例：世界上第一个3D打印的玻璃纤维游泳池。该游泳池由圣胡安游泳池（San Juan Pools）建造，位于佛罗里达州，由可回收材料3D打印而成，具有生态友好性。该公司与阿尔法添加剂（Alpha Additive）合作创建了该游泳池，使用了一台大型定制3D打印机和一种特殊的乙烯基埃丝特树脂和玻璃纤维来创建。该游泳池的第一个版本名为巴哈海滩模型（Baja Beach Model），尺寸为12’x 25’，深度为3’。此外，正面有一个12英尺长的丙烯酸玻璃窗，后面是一个单独的按摩浴缸部分。该公司指出，3D打印不仅有助于减少劳动力、时间和生产成本，还可以为客户提供更大的定制。 TOVA，用当地土壤3D打印的原型 …

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密歇根大学正在酝酿一些有趣的事情！一个由研究人员和建筑师组成的团队一直在研究混凝土3D打印，以开发比传统解决方案更高效的施工工艺。他们声称设计了一种超轻、无废物的混凝土，与“传统”混凝土相比，该混凝土将使结构重量减轻72%。因此，通过将这种混凝土与拓扑优化软件相结合，他们可以创建能量、材料、时间和重量密集度较低的结构。 正如你所知，建筑业越来越多地利用增材制造的优势，越来越多的建筑工地配备了3D混凝土打印机，以降低成本、劳动力和材料消耗。然而，要小心，因为我们还远远没有看到这些机器在建筑工地上变得司空见惯——即使一些3D打印的房屋开始出现。话虽如此，尽管密歇根大学的团队表示，3D打印在该行业似乎正在取得进展，但仍有很多进展需要取得。 这项工作由建筑师兼建筑助理教授Mania Aghaei Meibodi和密歇根大学19所学院之一Taubman建筑与城市规划学院的建筑助理教授Aghaei Meibodi以及研究人员Alireza Bayramvand和Yuxin Lin领导。他们解释说， “以前围绕3D混凝土打印（3DCP）的方法旨在将施工数字化并减少混凝土消耗。然而，最广泛使用的方法具有几何限制，限制了其应用于正交墙等简单形状。这导致混凝土消耗高，并限制了其在需要分支和angu等复杂形状的轻质形式中的应用lar管状形式、悬挑、层悬臂和细丝截面或角度变化。” 因此，该团队开发了一种系统和计算方法，可以根据所需结构的形状和几何特征沉积非平面和可变的混凝土层。要做到这一点，它依赖于拓扑优化，拓扑优化根据施加的载荷来确定所需的材料数量及其位置。因此，根据Mania Aghaei Meibodi的说法，这种方法将提供“用过量的材料[消除]不必要的过度建筑的可能性。所有这些因素加在一起意味着我们可以以更低的成本建造更好、更环保的结构。” 为了展示他们工艺的好处，他们设计了“壳墙”，这是一种用机械臂搭建的混凝土结构。它有一个复杂的弯曲形状，并且只使用必要的材料。非平面3D打印是市场上已经在探索的一个概念，尽管它主要用于热塑性塑料和FDM/FFF工艺。因此，这是混凝土的一个有趣的发展，我们迫不及待地想知道这种方法会对建筑市场产生什么影响。与此同时，你可以在这里找到更多信息。

多年来，世界上塑料垃圾的数量一直在迅速增长。这种不断增长的积累对全球变暖有着重大影响。在建筑和建筑行业，许多项目建议使用回收塑料，因为这种材料是取之不尽用之不竭的资源。3D打印工作室Nagami和建筑公司Hassell就是这样，他们宣布合作设计一个完全用回收塑料3D打印的展馆原型。该项目还与to.org合作，to.org是一个反对全球变暖、不平等和海洋污染的集体。 塑料垃圾在建筑中的使用现在越来越普遍。通过3D打印，这些垃圾可以转化为细丝，制成不同的结构，比如加利福尼亚州用回收塑料3D打印10栋房屋的项目。在意大利，同样的举措也在实施，这次是在3D打印的帮助下制造公共长椅。在另一个例子中，From Waste to Wind公司使用增材制造技术，用回收塑料生产风力涡轮机。 再生塑料可以改变施工方法 通过使用增材制造，这个3D打印展馆可定制和运输，Nagami提供其3D打印解决方案。展馆是使用一个机械臂制造的，该机械臂配备了一个能够沉积塑料丝的喷嘴。根据建筑公司的说法，它将针对极端环境进行优化，无论是在沙漠、雪域还是战区。对于世界上天气寒冷的地区，这个展馆将被密封，其外部有凹槽以收集雪，从而形成类似于传统冰屋的自然隔热效果。相反，在温暖的气候下，屋顶将用于收集水和促进通风。受土著避难所的启发，其复杂而未来主义的建筑展示了3D打印的所有设计可能性。 Nagami和Hassell解释说，展馆将是一个教育、反思和知识的聚会场所。Hassell设计负责人Xavier de Kestelier表示：“这项设计是一项更大计划的开始，该计划旨在创建一系列展馆，鼓励人们围绕材料浪费以及技术如何解决地球上最紧迫的问题进行对话。”。Nagami的创始人Manuel Jimenez Garcia总结道，“随着3D打印扩展到建筑和施工领域，我们可以大幅增加对回收塑料的需求，从而加快海洋和垃圾填埋场的清洁进程。我们希望这个项目将有助于激励新一代建筑师真正相信，在生态创新的驱动下，建筑业的根本变革是可能的。

资料来源：江南时报 如今，随着智能建设的快速发展，3D打印的雕塑、家具、医疗设备…对我们来说并不陌生，但你见过整个3D打印建筑？最近，中国第一栋整体3D打印的建筑落户南京。 神器助力，3D打印更高层次 在六合区雄州街灵岩社区卫生服务中心，红蓝两层的小建筑尤为突出。虽然“体格”不大，但墙上的层层线条表明，这座建筑并不简单：它是国家重点研发项目的示范项目，也是中国第一个真正意义上的整体3D打印二层建筑。 “这是我们用3D打印技术打印的建筑。”据施工方南京嘉义精密机械制造有限公司负责人介绍，3D打印技术早已应用于施工领域，但以前是建筑构件，最大的只有一层楼。本次采用原位3D打印技术，将机器直接移动到现场，集成打印成型，实现真正意义上的三维打印两层建筑。 目前，社区卫生服务中心的主楼已进入内部装饰阶段，二楼还有一个露天平台。据报道，这座近60平方米的两层建筑只打印了50个小时。创新突破的关键在于这台高度超过6米、活动范围为24米的巨型3D打印机。可实现超大型建筑智能现场原位3D打印施工，无需二次组装，可大大降低劳动力和时间成本。 从外观上看，打印机由龙门框架、运行轨道和打印喷嘴组成，活动范围为24米，可实现超大型建筑智能现场原位3D打印施工。在打印过程中，通过程序设计，引导打印机堆叠打印，就像装饰师在蛋糕上涂上奶油一样。这样，整个建筑的墙壁就有了条纹。 “虽然这座建筑很小，但它是国家重点研发项目的示范项目之一。”负责人表示，从打印到最终成型，打印部分只需50小时。与传统建筑相比，劳动力和时间成本大大降低，成本差距不大。整个社区卫生服务中心计划今年投入使用，3D打印建筑将成为一个历史展览馆。 探索建筑，3D打印就在你身边 从绿地围栏到街道长凳，从公交车站到警卫岗亭。。。广泛使用的3D打印技术正在加速。事实上，南京的街道上有许多3D打印建筑。 与江北新区市民中心两栋主楼相比，广场上的迷你圆形建筑并不显眼。它是中国第一个3D打印的全装配式建筑。所有建筑构件均采用3D打印机制成，运至现场后整体组装。建筑外观简单大方，流线型10层，彰显3D打印建筑的独特美感。 与传统公共厕所相比，南京火车站南广场的公共厕所更现代。建筑主体采用多种3D打印部件，有效提高了施工效率和工艺质量。外墙采用新型3D打印材料，创造分散的立面形象，进一步提高了城市窗口地区的“外观水平”。 在江北新区研究创新园区，一个类似“录音机”的车站充满了科技感。据报道，“云驰街连接站”是南京第一个预制3D打印公交车站。车站从生产到安装只需4天，比普通公交车站亭的施工节省了三分之二的时间。 智能建筑，3D打印在未来更加精彩 与传统的施工方法相比，3D打印节省了模具、钢筋、现浇、模板拆除等工艺，避免了现场施工带来的粉尘和噪声问题，节省了劳动力和时间成本。在绿色施工和劳动力“流行”的时刻，3D打印建筑无疑是促进智能施工的重要途径。 南京作为中国首批智能建设试点城市之一，正在通过改进标准系统，颁发奖励政策、实施财政支持等措施，积极推广各种智能建筑技术，包括3D打印建筑。一些具有行业影响力和技术黄金含量的领先企业正在加速增长。 计算机设计三维建筑图纸，通过BIM管理系统网络发送到施工现场或工厂的数字大型建筑3D打印机，第一次打印成品建筑。展望未来，3D打印与信息技术完美融合的智能施工方法将给施工带来无限的可能性。 印刷喷嘴为“笔”，固体废物原料为“墨水”，施工现场为“纸”。逐步推广的3D印刷建筑技术正在描绘南京智能建筑的新图景。 江南时报记者 殷文静 图片由南京市建委提供