万科3D打印建筑蓝图

3D打印：从工业到建筑
如今，在3D打印在产品制造领域已有较为广泛的应用：客户在网上下载商品的3D模型，根据个人需求修改模型，再把模型数据发送到3D打印机，当场就可以制造出独一无二的产品。这种方式特别适合于生产规模较小且复杂度高的医疗（牙科移植)、航空、汽车领域。
设计师都有类似的经历，为了寻找一件能够完美融入环境的家具而遍访各处，好不容易看到一件想要的，但形状大小不合适或色彩稍差一点。这时候如果能从厂家网站上下载模型，用简单易学的软件修改其颜色或材质，调整形状或缩放，然后厂家根据调整后的产品方案为你量身定制，那该多好啊。3D打印家具在理论上其实已经能做到这一步，那么房屋呢？

MIT教授Neri Oxman设计的仿生吸音躺椅，由Stratasys采用橡胶质合成材料打印

同样以CAD数据承载“打印信息”，也同样是一个将材料层层叠加的形态生成过程，3D打印建筑与3D打印工业品的区别，在于由建筑的结构安全、性能与造型需求所带来的打印机技术提升，打印材料的研发，以及建筑设计方法的创新。

3D打印技术也称作“增材制造”，通过一层层叠加材料来形成产品，原材料一般是粉末状或液态的，前者结合的方式是胶粘，后者在工业领域则是热熔再固化。树脂粉末每一层的厚度最小可达4微米，因此可以制造出分辨率超高的精细产品。
在建筑领域，我们需要制造混凝土的建筑主体构件，以及人造石、碳纤维等材料的非结构构件。这不仅需要尺寸足够大的打印机器，还要想办法提高打印的“分辨率”，改进打印材料以提高打印速度，并确保从打印喷嘴中挤压出的材料能够快速硬化成型，虽然前路漫漫，但相信越来越多的人会加入到这项为建筑领域带来革命性转变的技术开发队伍中。

制造优势
比起传统建筑制造方式，未来的3D打印建筑具有以下四个突出优势：
经济环保，减少建筑垃圾，减少运输及库存的成本。由于不再需要模板进行混凝土浇铸，可最大限度节约木模、钢模等材料，减少浪费；若能实现在施工现场即时生产，则大大降低现有预制构件生产体系所需的库存及运输费用。
高精度高质量的构件生产。与当今世界预制建造体系一样，3D打印建筑技术也是在现场将打印出的构件进行拼装的建造过程。它能够简化工地现场施工的复杂程度，减少对天气、用工等条件的依赖，因此能够强有力地保证建筑质量。相信在不久的将来，当“分辨率”终于赶上工业打印时，3D打印的建筑构件一定能够发挥出巨大价值。
可实现批量定制。与工业产品的个性化定制原理相同，未来的住宅建造商能够为客户提供各类标准居住单元的选择清单，客户可在一定范围内修改居住单元的造型，增减使用功能，调整色彩与材质，下单付款后，组成居住单元的各个模块就在附近的生产中心被打印出来，运送到指定地址进行拼装。
自由形态与仿生结构，超越现有技术局限。建筑爱好者们一定欣赏过扎婶(Zaha Hadid)设计的极具未来感的建筑作品吧？为了实现那些单双曲造型的内外墙面，可能需要预制昂贵的钢模板并搭建复杂的脚手架来浇铸混凝土，或如下图扎哈哈迪德设计的阿利耶夫文化中心：先搭建一个传统钢筋混凝土结构的主体，再用一层钢网架来塑造所需的复杂造型，最后，内外各贴一层“皮”，可算是为了建筑的“形式美”付出了极高的代价。

传统建筑结构+内外双层皮：扎哈2011年设计的阿利耶夫文化中心

然而3D打印建筑将不再受模具工艺和人力的限制，未来建筑师在电脑软件上设计出的建筑模型，无论结构再复杂再精细，分层成型的3D打印技术都能实现，所见即所得。不仅如此，建筑界日渐成熟的参数化设计和仿生建筑设计，也终于因着3D打印技术的发展朝着可实施的方向迈进。

仿生参数化设计+一体制造：3D Printing by Monolite UK Ltd. & Faan Studio, 2012

处于3D打印的前沿
目前，欧洲多国、美国、日本都有相关院校、机构和企业在探索这项技术，但大部分还停留在小型非结构构件、家具和景观部品的打印领域，真正在建筑上的应用仍处于非常初步的阶段。据我们了解，较为领先的意大利、荷兰、美国都是沿着“打印非承重构件”的路线在进行，其中荷美属于一种 “构件外壳打印+现场浇注”的工艺，构件外壳沿轮廓线可连续叠加打印成型，具备作为建筑构件的永久性模具(外壳)的条件，但现在其强度、安装工艺及其他相关性能尚不能达到居住建筑规范要求，因此不能作为结构(承重)构件。

意、荷、美、英四国的打印方式、材料及配套设计原理不尽相同。
意大利Enrico Dini发明的D-shape打印机，原料为砂和无机粘结剂。

荷兰DUS建筑事务所与Ultimake合作开发的Kamermaker打印机，原料为生物塑料外壳和回填混凝土。

荷兰DUS事务所3D打印的运河屋局部构件，具有蜂巢结构的塑料外壳。

美国USC大学 Behrokh Khoshnevis 教授发明的“轮廓工艺”，原料为纤维加强混凝土外壳和可选择性填充混凝土。

英国Louphborough大学的自由形式建造，原料为纤维加强混凝土。

万科3D打印住宅进行时
3D打印作为一个拥有光明前景的技术方向，将在建筑工业化的下一个产品实现阶段中发挥重要作用，这与万科一直推行的产业化方向十分契合。万科建筑研究中心已开始着手3D打印技术的探索，并与最前沿的3D打印技术专家资源建立了联系，共同开展一些课题研究。针对万科目前主流产品---高层居住建筑，用3D打印实现满足高层住宅结构、品质、工艺等要求的构配件，还需经过小试，中试等步骤的研究、论证和检测。
为了实现生产与工业化技术相匹配的高层部品或构件，并实现功能复合化，如墙体+保温+管线+内外饰面一体化等，充分利用3D打印技术的材料和工艺优势建造出结构受力更合理、建筑形式更生态、材料更少浪费、形态自由度更高的未来住宅。