苏黎世联邦理工学院造出世界最高3D打印混凝土塔，展现可持续建筑理念

2025年5月28日，南极熊获悉，苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的研究人员完成了号称世界最高 3D 打印混凝土塔楼的建造：Tor Alva——一座位于瑞士穆莱尼思、高 30 米、四层模块化建筑。该项目受文化基金会Nova Fundaziun Origen的委托，采用 3D 打印混凝土构件建造，展示了机器人制造、计算机辅助设计和资源高效的施工方法如何为未来可持续的建筑实践铺平道路。

Tor Alva计划由苏黎世联邦理工学院牵头，并得到了联邦理工学院基金会、Surses社区、私人捐助者以及西卡、巴斯夫和可耐福等行业合作伙伴的支持。它汇集了苏黎世联邦理工学院的多个院系，包括数字制造、结构工程和材料科学，以及两家苏黎世联邦理工学院的衍生公司Mesh和Saeki。

△TorAlva——一座30米高、四层的模块化建筑。图片来自苏黎世联邦理工学院

工程创新和数字化工作流程

Tor Alva 大楼于 2025 年 5 月竣工，是世界上首个完全通过3D 打印技术打造承重柱（包括内置钢筋）的多层建筑。3D混凝土打印方法采用两台协作机器人：一个机械臂将混凝土逐层挤压成复杂的自由形状，另一个机械臂则在各层之间放置钢筋。使用一种特殊设计的细粒混凝土，由于添加了定制添加剂，混凝土能够快速硬化，因此无需传统模板即可生产结构部件。这项打印技术由苏黎世联邦理工学院与行业合作伙伴合作开发。

为了增强结构完整性，苏黎世联邦理工学院的研究人员开发了一种混合加固系统。打印过程中嵌入水平钢环，打印后添加垂直杆，并用自密实砂浆填充。塔的上部采用预应力杆，以提高抗裂性能。

苏黎世联邦理工学院的研究人员解释说，Tor Alva 的设计完全由参数化脚本创建，即计算机算法生成数字模型，用于在机器人 3D 打印机的限制范围内进行调整、可视化和模拟生产。

可持续性和可重复使用性

模块化设计允许拆卸和搬迁，符合循环建筑原则。干式连接和预应力接头有利于组件的重复使用，最大限度地减少浪费并延长材料使用寿命。

虽然这种特制混凝土混合物的碳足迹比传统替代品更高，但团队还是采取了一些措施来减少对环境的影响。耐腐蚀不锈钢取代了传统的钢筋，以提高耐用性，而且这座塔的设计能够加速碳化——这是混凝土重新吸收大气中二氧化碳的自然过程。

△TorAlva 的特写。图片来自苏黎世联邦理工学院。

Tor Alva 的关键结构和制造细节

以下是重点介绍塔的建筑结构、打印规格和尺寸的重要细节：

类别	细节
结构	四层，每层有 8 根双柱和四柱（32  根），加上双穹顶，有 8 根三柱和 8 根单柱（16 根）；总计：48 根承重柱，完全集成钢筋
3D打印	约 2,500 层混凝土，每层高  8 毫米，深 25 毫米；总打印时间约 500 小时
元素	232 个 3D 打印混凝土构件，以及 104 个带有打印模板的预制混凝土部件
方面	总高：30米（含底座），直径：7至9米

3D打印在可持续住房开发中的进展

今年五月，建筑师、艺术家兼企业家海德薇格·海因斯曼 (Hedwig Heinsman)将在第十九届威尼斯国际建筑双年展（2025 年 5 月 10 日至 11 月 23 日）上展示“微型顶层公寓”。项目是将模块化居住单元置于现有建筑的屋顶上，以应对气候变化、住房短缺和社会分裂等城市挑战。通过向上而非向外建造，提供了一种无需大规模拆除或新建即可实现城市密度提升的策略。

今年2月，国际设计工作室Hassell在坦桑尼亚希望村完成了一座3D打印社区建筑，采用当地泥土建造而成，是为基巴哈弱势年轻女孩打造安全且充满支持的空间的广泛努力的一部分。该项目与建筑师ClarkeHopkinsClarke合作开发，还包括家庭住房、一所可容纳480名学生的学校以及儿童保育和技能培训设施，旨在将其影响力扩展到更广泛的社区。