3D打印技术在建筑设计行业的应用

3d打印的建筑设计可能看起来像是未来的东西，但是许多建筑师正在尝试把明天的幻想构建成今天的创新项目。

软击设计原型屋的比例模型 

在过去的十年里，增材制造，也就是通常所说的3D打印，已经逐渐从一种被创意产业用来生产用于测试的快速原型的工具，转变为一种可行的制造零售产品的方法。 然而，机器和材料仍然昂贵，因此3D打印的巨大潜力仍然不发达。在建筑设计尺度上，成本变得更加高昂，但这并没有阻止一些建筑师尝试想象未来可能带来的近乎不可能的事情。可以在现场打印的定制建筑，通过数字优化设计将强度和装饰结合在一起的表面，以及用天然材料打印的可持续结构，这些都是大型打印结构先驱者正在探索的革命性可能性。

结构打印由恩里科迪尼的d型机从松散的沙子提取 

到目前为止，3D打印在建筑领域的应用仅限于原型尺度模型和一些全尺寸的错误，这些错误展示了如何在原则上利用这个过程来产生可居住的结构。意大利企业家恩里科•迪尼(Enrico Dini)是**个用他的巨型d型打印机打印出建筑尺度结构的人。这台机器包括一个巨大的平台，它铺设了几层沙子，一排连接到CAD软件的喷嘴在上面沉积了一种粘合剂，使沙子凝固，并把它变成一种人造砂岩。

d型打印机的行动。深色区域表示刚刚沉积了一层氯基粘合剂 

迪尼的实验，包括2009年由意大利建筑师安德里亚·摩根特(Andrea Morgante)设计的一个三立方米的自承式展馆，展示了打印全尺寸模型的潜力，但也包含了一些问题。“这种材料非常脆弱，去年我们试图把一个两吨半重的雕塑送到纽约的一个画廊时，我们低估了包装材料的数量，结果它坏了，”迪尼回忆说。“目前机器的另一个问题是，打印机的供料系统不可靠，排出沙子的过程非常费力，灰尘也很多。他补充道，尽管这些元素在概念上非常简单，但它们的价格却极其昂贵。“目前，我们的主要问题都是资金问题，而不是技术问题。” 恩里科•迪尼意识到，他在巨型打印机上遇到的问题**终会被解决，即使不是他自己，也会是他的竞争对手。他说，他的作品激发了人们的想象力，“首先是设计师，然后是建筑师，然后是建筑工人，现在是私人投资者和风险投资家，他们看到了利用这种沉积过程进行全尺寸数字化制造的可能性。”

由专筑网yumi，杨澜编译由Universe Architects设计的景观住宅可以打印在一个连续的部分中

事实上，建筑师们已经提出了基于d型打印机功能的宏伟建筑。例如，由荷兰公司Universe Architecture的Janjaap Ruijssenaars设计的景观住宅采用了莫比乌斯(Mobius)长条的形式，建筑师认为可以在不需要极其复杂的模具的情况下一体式地打印出来。外部和内部表面，包括楼梯，将在同一时间打印，并将保留原始的，像素化的完成，从公差建成沉积过程。鲁基森纳斯认为，这种印刷方式将节省时间、劳动力和能源，并使无墙结构的建设成为周围景观的一部分。

由Foster + Partners设计的月球基地将从月球土壤中打印出来。©Foster + Partners 

方式维形状打印机将松散的砂颗粒,转换成一个坚实的结构有一个神奇的,科幻的吸引力,所以毫不奇怪,也许正在检查一些**的空间机构,构建住宅太阳系的其他地方。

该模块系统包括覆盖在打印外壳上的相互连接的充气穹顶。©Foster + Partners

机器人将土壤与粘合剂结合在一起，3D打印出一种轻量级但健壮的细胞结构。©Foster + Partners 

欧洲航天局与伦敦建筑师Foster + Partners合作，提出了一个用月球土壤建造3d打印月球基地的方案，该基地被称为风化层。这些结构将围绕一个膨胀的圆屋顶形成，由机器人操作的打印机将与绑定材料结合的表层风化层沉积在圆屋顶上。打印一种类似于泡沫的特别开发的细胞结构将降低结构的密度和所需的结合材料的数量，同时产生一个足够坚固的外壳来保护其居民免受月球上不适宜居住的大气条件的伤害。这样一个看似遥不可及的设想很容易被视为科幻幻想，但该团队已经在一个真空室中利用模拟月球土壤进行了试验。

DUS提出的3d打印运河住宅的设计方案显示，随着时间的推移，打印技术的优化，立面将朝着顶部变得更加详细 

运河屋遗址的1:20比例模型，显示了KamerMaker在其闪亮的金属亭子内的位置 

在地球上，在一个巨大的机器上打印整个结构的另一种选择是打印更小的部分，可以结合起来产生一个完整的建筑。这是荷兰建筑工作室DUS采用的方法，该工作室已经开始打印测试块，用于在阿姆斯特丹建造运河住宅，它计划使用一个叫做KamerMaker(房间制造者)的桌面Ultimaker打印机的超大版本。建筑的部分将在6米高的KamerMaker内部打印并逐步组装，以面向公众，创建一个传统的四层运河住宅的现代版本。该项目的目的是作为一个可访问的研究和开发练习，随着团队了解材料和设备的优缺点，设计可能会发生变化。“我们的目标是把它完全打印出来，但我可以想象，我们仍将使用一些其他材料，”DUS的创始合伙人马丁•德•威特(Martine de Wit)解释道。“更传统的建筑材料，比如玻璃，如何与3D打印部件结合起来也很有趣。”

在六米高的KamerMaker里面

一个全尺寸的玫瑰形窗框。每个窗口和建筑组件都是**的

该建筑还将作为促进3D打印的工具，因为该网站对公众开放，定期举行讲座和研讨会，向感兴趣的各方和潜在的合作伙伴解释这一过程。DUS的**个目标是建造一个两层的“欢迎室”，它将为项目的进展提供一个展示，它也计划打印和建立一个完整的立面作为一个纪念碑来吸引行人。德威特说，到目前为止，人们的反应非常积极，许多人都来观看打印机的工作。然而，该项目不可避免地也有其怀疑者。德威特指出:“有些人说这永远不会发生，这只是炒作，而另一些人说这肯定会改变我们的生产方式。”

Softkill Design的原型屋基于骨骼的纤维结构，只在需要的地方生长材料。照片由Julia Kubisty拍摄 

在一个更概念化的层面上，一些建筑师正试图识别3D打印的真正颠覆性潜力，以及它如何激发全新的建筑类型。在建筑协会学习期间，伦敦建筑工作室Softkill Design的Nicholette Chan、Gilles Retsin、Aaron Silver和Sophia Tang根据骨骼生长的方式设计了3D打印房屋的方案。使用一种定制设计的算法，该团队能够优化结构，使材料只沉积在需要的地方。

该结构将由31件单独打印和现场组装而成 

毕业生们建议将房子打印成31个独立的部分，以适应现有机器的容量。然后，这些碎片将被卡车运到现场并锁在一起，而不需要任何额外的固定物，网状框架内悬挂着一层防水膜，提供庇护。Softkill Design制作的1:33比例模型提供了一个引人注目的愿景，即如何将3D打印与**新的参数化软件相结合，以生成使用传统施工方法无法创建的表单。

一个完成的工作，从恩里科迪尼的d形打印机，演示了那种有机形状启用的3D打印 

我们不可能预测，将来有一天，我们是会生活在由机器人打印的精致居所网络中，还是会生活在月球上的风化石洞中。然而，3D打印技术将不可避免地继续发展，随着成本和复杂性的降低，建筑师将被鼓励探索其潜力，以更可持续、经济和高效的方式进行建设。Martine de Wit相信这场革命已经开始了:“我认为，在未来5年内，3D打印技术在建筑行业的应用将是相当正常的，而且，进一步来看，或许我们建造的所有建筑中，有一半将是3D打印的。”