辦公室，打印出來(lái)

鄭晶敏

在355米高的迪拜阿聯(lián)酋大廈旁邊，如今多了一組白色屋子。有些神秘的是，生活工作在周邊的人，幾乎都不曾見(jiàn)過(guò)這棟建筑的施工過(guò)程。

他們當(dāng)然無(wú)法見(jiàn)到，因?yàn)榻ㄖ闹黧w部分，是在6700公里以外的中國(guó)，由一臺(tái)占地200多平方米的巨型打印機(jī)打印而成的。整個(gè)打印過(guò)程，僅用了17天。

這就是迪拜于今年5月24日揭幕的全球首座3D打印辦公室。整棟建筑由17個(gè)立方體組裝而成。在中國(guó)打印完成后，每個(gè)立方體被拆分成兩部分，通過(guò)海運(yùn)到達(dá)迪拜，并用兩天時(shí)間完成組裝。

在高樓林立的迪拜金融中心，這座不起眼的一層建筑卻被稱(chēng)作“未來(lái)辦公室”。取這個(gè)名字，一方面是因?yàn)樗鼘⒆鳛榈习菸磥?lái)基金會(huì)的臨時(shí)辦公室投入使用，另一方面，這個(gè)占地250平方米、沒(méi)有用到一磚一瓦的辦公室，或許顯示了未來(lái)新的建筑模式。

3D打印這項(xiàng)不是很新的技術(shù)，現(xiàn)在聽(tīng)起來(lái)依舊很酷。2002年，科學(xué)家曾使用3D打印技術(shù)打印出一個(gè)小型腎臟。這是3D打印人體器官的首個(gè)案例。而3D打印技術(shù)的雛形，最早可以追溯到1980年代。

1860年，法國(guó)藝術(shù)家Fran ois Willème曾用圍繞在物體周?chē)臄z像機(jī)，捕捉到物體的三維圖像。這種方法稱(chēng)為照片雕塑法。從那時(shí)起，人們就開(kāi)始探尋建立三維模型的方法。直到1976年，噴墨打印機(jī)問(wèn)世，打印技術(shù)從2D轉(zhuǎn)向3D，才有了可能。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，3D打印就像在一個(gè)三維空間中作畫(huà)。其原理和噴墨打印機(jī)類(lèi)似，是一個(gè)不斷添加材料的過(guò)程?！皞鹘y(tǒng)的打印機(jī)介質(zhì)是二維平面，就像繪畫(huà)，3D打印直接在三維空間成型，更像雕塑?！庇瘎?chuàng)建筑科技公司董事長(zhǎng)馬義和對(duì)《第一財(cái)經(jīng)周刊》說(shuō)。盈創(chuàng)建筑科技公司是此次迪拜“未來(lái)辦公室”項(xiàng)目的承建方，負(fù)責(zé)整棟建筑的3D打印。

從衣物、玩具到工業(yè)零部件，甚至人體器官，3D打印技術(shù)在不斷刷新可打印物體的邊界。3D打印技術(shù)以其高效率、低成本、易控制的特點(diǎn)，得到許多工業(yè)制造商的青睞，其中也包括建筑行業(yè)。但由于建筑行業(yè)規(guī)范的復(fù)雜性，3D打印建筑的發(fā)展較為緩慢。

在迪拜項(xiàng)目建成之前，盈創(chuàng)建筑科技公司曾做過(guò)許多嘗試。2008年，他們用3D打印機(jī)打出了第一面墻體。而從第一面墻體到第一批打印建筑，整整用了6年時(shí)間。2015年，盈創(chuàng)建筑科技公司打印了一棟6層高的樓房。

但打印成功并不意味著可以投入使用，這也是3D打印建筑與其他3D打印產(chǎn)品最大的區(qū)別。建筑的排水、供電、保暖系統(tǒng)以及外觀設(shè)計(jì)，都是3D打印建筑投入使用之前必須解決的問(wèn)題。

作為首個(gè)將投入使用的3D打印建筑，迪拜的“未來(lái)辦公室”給出的解決方案是采用中空墻體。打印之前，操作人員需要先按照建筑設(shè)計(jì)圖用支架擺好水管和電線，以便打印時(shí)噴出的“油墨”能恰好包裹住管線。這樣做不僅省時(shí)省力，也節(jié)約了原料和成本。圓拱型設(shè)計(jì)增強(qiáng)了建筑物的穩(wěn)定性和安全性。此外，該建筑物還采用了多項(xiàng)節(jié)能降耗的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，如用于阻擋陽(yáng)光直射的特殊窗簾等。

項(xiàng)目落成之后，阿聯(lián)酋政府宣布，將3D打印納入迪拜未來(lái)戰(zhàn)略的一部分，并計(jì)劃在2030年之前，用3D打印技術(shù)建造阿聯(lián)酋25%的建筑物，使迪拜成為全球3D打印技術(shù)的中心之一。

低成本是3D打印技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)?！拔磥?lái)辦公室”的建造成本為14萬(wàn)美元，這個(gè)價(jià)格只有傳統(tǒng)建造成本的一半。建筑周期縮短和施工人員的減少直接降低了建造成本。經(jīng)測(cè)算，3D打印技術(shù)可將建筑時(shí)間縮短50%至70%，同時(shí)節(jié)省50%至80%的勞動(dòng)力成本。打印時(shí)，只需一個(gè)人控制電腦輸入數(shù)據(jù)，加上在現(xiàn)場(chǎng)的施工人員，總?cè)藬?shù)不會(huì)超過(guò)10個(gè)。打印設(shè)備由電腦控制，可以精確計(jì)算出建筑所需的材料量，這避免了原料的浪費(fèi)。

低成本的同時(shí)，這種方法也能保證建筑質(zhì)量。3D打印建筑使用的是高強(qiáng)度原材料，這讓建筑的質(zhì)量和使用年限都不低于傳統(tǒng)建筑。3D打印使用的“油墨”由特殊混凝土制成，比傳統(tǒng)材料貴30%。通過(guò)改變傳統(tǒng)混凝土中水、石灰和水泥的比例，混凝土的強(qiáng)度可以達(dá)到適合3D打印機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。而3D打印噴頭將原料噴出時(shí)處在高溫高壓環(huán)境，讓材料一層層堆疊起來(lái)的時(shí)候更緊實(shí)，也會(huì)使墻面黏合性更強(qiáng)。

其實(shí)此前，3D打印的建筑零件已越來(lái)越多地出現(xiàn)在建筑中了，但整個(gè)建筑都由3D打印來(lái)實(shí)現(xiàn)，房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商對(duì)于這種新興建筑方式的接受程度還不高?！胺康禺a(chǎn)行業(yè)已經(jīng)相當(dāng)成熟，讓他們接受新技術(shù)不是一件容易的事，”馬義和說(shuō)，“現(xiàn)在還只能依靠政府推動(dòng)，像迪拜這樣?！?/p>

現(xiàn)階段，如果將3D打印技術(shù)應(yīng)用于商品房生產(chǎn)，打印設(shè)備及其維護(hù)費(fèi)用，是一筆不小的成本。設(shè)計(jì)師短缺則是該技術(shù)商業(yè)化的另一個(gè)瓶頸。尤其是在中國(guó)，3D打印建筑設(shè)計(jì)是一個(gè)完全陌生的概念。目前全球高校也鮮少有3D打印建筑設(shè)計(jì)這項(xiàng)課程。

事實(shí)上，3D打印建筑的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)比打印本身更加費(fèi)時(shí)。雖然真正打印和組裝的時(shí)間只有19天，但迪拜項(xiàng)目的總建造周期則為6個(gè)月。大部分時(shí)間，都花在建筑和設(shè)計(jì)雙方對(duì)設(shè)計(jì)圖的研究上。

此次迪拜的“未來(lái)辦公室”由設(shè)計(jì)公司Gensler、ThorntonTohomasetti和Syska Hennessy共同合作完成。其中Gensler公司參與了上海中心大廈的設(shè)計(jì)。3D打印建筑需要完全符合建筑規(guī)范，設(shè)計(jì)師在其中扮演著不可忽視的角色。

IDC近日發(fā)布的一項(xiàng)研究報(bào)告顯示，亞太地區(qū)（不包括日本）的3D打印市場(chǎng)支出將以23%的年復(fù)合增長(zhǎng)率持續(xù)上升，并在2019年達(dá)到43億美元。在馬義和看來(lái)，3D打印建筑的商業(yè)化才剛剛開(kāi)始。而技術(shù)公司要做的，是讓這項(xiàng)技術(shù)更加實(shí)用?！跋胍騽?dòng)開(kāi)發(fā)商，只有在成本和質(zhì)量上下功夫?！瘪R義和說(shuō)。

實(shí)現(xiàn)家具和建筑的整體打印或許也是一個(gè)能夠吸引開(kāi)發(fā)商的解決方案，但這需要技術(shù)公司做進(jìn)一步研究，設(shè)計(jì)的耗時(shí)可能也會(huì)更長(zhǎng)。

另外，怎樣讓3D打印看起來(lái)更美觀也是盈創(chuàng)建筑科技公司等嘗試3D打印的建筑公司下一步研究的重點(diǎn)。比如墻體形狀、建筑造型的多樣性等還有待開(kāi)發(fā)。擁有精密計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的3D打印機(jī)可以建造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的房屋，這也為建筑設(shè)計(jì)提供了更多可能性，或許未來(lái)，3D打印出來(lái)的建筑還會(huì)自帶顏色和花紋。