打印头一圈一圈连续喷吐宽5厘米、厚2.5厘米的打印材料，经过层层堆积建造墙面
这栋7.2米高的双层建筑标志着原位3D打印技术在建筑领域的突破
文/图 金羊网记者 李晓旭 通讯员 张文宇 马启迪 朱冲
11月17日下午，一栋7.2米高的双层办公楼在中建二局广东建设基地拔地而起，这栋“不起眼”的建筑物却吸引了业界惊叹的目光。原来，这座建筑物的主体结构是现场“打印”出来的，中建机械制造的建筑3D打印机就是它的“建造者”。这座被“打印”出来的办公楼是“世界首例原位3D打印双层示范建筑”，标志着原位3D打印技术在建筑领域取得突破性进展。
打印头绕着圈圈吐材料
“3D打印建筑的基本原理与一般打印机一样，要有打印机体、喷头、油墨、纸张。”中国建筑技术中心材料工程研究所所长助理霍亮介绍说。
如果把建筑四周搭建的金属框架视作打印机的机体，那么喷吐混凝土的打印头就相当于一般打印机的喷头，但它喷出的“油墨”不是一般的混凝土，而是需要特别配制的3D打印建筑喷吐混凝土。
3D打印建筑喷吐混凝土和传统施工浇筑混凝土一样，要一次完成，不能间断。打印头通过一圈一圈连续喷吐宽5厘米、厚2.5厘米的打印材料，经过层层堆积建造墙面。“我们通过反复试验，在一般的混凝土砂浆中添加了外加剂，通过调节材料黏稠度和凝结时间，开发出了3D打印所需要的混凝土，而且它的强度能达到C40-C60，完全满足建筑强度的要求。”霍亮说。
“施工前，我们在地下预埋了钢筋笼，这就相当于‘打印纸’。”中建二局广东建设基地有限公司科技部副经理黄云说，“在打印过程中，随着墙体的不断长高，还得按照图纸去加装钢筋。”
目前，3D打印技术主要用在房屋建造过程中的主体施工阶段，还无法打印钢筋，钢筋布置还需要依靠人工。
主体打印部分仅需3天
从传统工艺特点来说，曲面造型设计的建筑不论是现场浇注成型，还是工厂预制构件，模具工程成本高且不易实现。“建筑3D打印技术在曲面建筑和穹顶式建筑建造上具有明显优势，同时为设计师自由创作提供了可能。”中国建筑技术中心材料所所长张涛说。
3D打印建筑可充分利用打印智能控制，使建筑一次成型，节约材料60%，还可减少建造过程中的工艺损耗和能源消耗。“我们这个项目建筑面积约230平方米，分为上下两层，打印部分为墙体和构造柱，主体打印部分仅需3天。”霍亮说，“由于3D技术打印房屋全部使用机械自动化操作，以往要十二、三名工人操作的项目少一半人完全没问题”。
某些方面超越国外同行
这栋“世界首例原位3D打印双层示范建筑”，是由中建股份技术中心和中建二局华南公司联合立项课题《建筑 3D打印技术研究与应用示范》的展示工程。经过3年的技术攻关，获得建筑3D打印材料、设备类专利13项，软件著作权4项，专业著作1部，外观专利1项。霍亮说：“目前，国内外建筑3D打印技术同步发展，中国建筑行业在某些应用方面甚至已经超越国外同行。”
“打印小楼”的三大技术突破
●原位打印，即现场直接将主体打印成型，无需二次拼装
●采用轮廓工艺，即打印出的墙体是中空的，方便添加保暖填充物
●首次将这项技术运用到双层建筑上，结构难度更大
