終於有人這麼幹了：3D列印出一棟房子

3D列印技術可以囊括的材料已經越來越多，從開始的塑料，金屬到玻璃，甚至是食材。目前MIT的相關人員試著把這一技術繼續推進，使用3D列印來建造整個房屋結構。

Credit: Rex MIT的研究人員設計出了這種3D列印系統，由一台引導載具帶動大型的機械臂進行操作，它能列印出整個建築的基礎結構

相比於傳統建築方法，這套系統有著速度和經濟上的兩大優勢。結構也可以完全根據你的需求進行自定義，這包括列印各種形狀，適應不同地形等等。另外，在建造過程中，不同材料的結合使用同樣是可以實現的，也就是說，結構中每一處材料的密度，強度，隔絕性能等都可以按照需求進行設定。

最終，這一技術有望打破傳統建造方式的局限，打開新世界的大門，幫助我們造出以前無法完成的新概念建築。

這一系統以Steven Keating等人的一篇論文形式在科學 機器人(Science Robotics)雜誌上發表，其作者有機械工程畢業生，MIT媒體實驗室的前研究人員，研究助理以及媒體藝術與科學部的助理教授。

系統中由載具帶動的大型機械臂其實由一端的小型機械臂操縱，它有著極高的精準度，可以直接用來完成建造過程中的「噴射」任務，如在規定範圍內噴射混凝土，或者表面塗料，也可以安裝其他的操作頭，比如一個銑頭。

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不像傳統的3D印表機那樣有一個外殼，列印物體的體積無法超出外殼，這個建造系統並不是一個封閉的盒子，而是可以自處移動的噴射裝置，所以它可以列印的物體大小不會受限。為了表現出它的這一特點，它們製造了一個直徑50英尺，高12英尺的大型穹頂，而整個製造過程僅花費了14個小時。

Credit:銳景創意 傳統3D列印的成品必須比機器要小

作為初始測試，他們還用這一系統造出了一個泡沫夾層的模板框架，它可以用來建造完整的混凝土結構。這就類似於傳統建築方式中的模板，在搭建好模板框架後就可以向其中填充混凝土等材料使其成型，等它們凝固了再去掉模板完成建造。這一測試主要是為了證明新的3D列印系統也可以和傳統建築方法相結合，在現有建築規範的指導下被直接使用。

相關人員希望它的最終形態成為一個多項全能的建築系統。它可以裝備一個大鏟子，作為正式建造之前平整場地的器械，同時也可以用來採集材料，如挖取土體用來做素土夯實的建築基礎。為了讓它的功能更為強大，電力和太陽能都可以作為它的驅動能源，這樣就可以對它進行遠程派遣，比如去到地震災區，迅速建造出急需的庇護所等。

用成員Keating的話來說就是「在將來，我們希望能有這樣一個全自動的建造機器，你可以派它去月球，火星或者南極，然後它就會呆在那裡，年復一年的進行建造工作。」

不過，他也強調「我們還想做出一些馬上就可以使用的東西。」也就是這個團隊做的初始移動平台，「他可以替換掉建築過程中的關鍵環節，並馬上整合進施工現場。「

「現在的建造業在很多層面還停留在幾百年前，大多數建築還是四四方方，使用的還是很單一的材料，用鋸子和釘子來連接。」Keating在想，如果房屋可以被人們自定義會怎麼樣？
這裡想表達的可能是，現在的建築沒有他們能造出來的厲害，但是說用鋸子和釘子連接就太誇張了，這裡也許指的是木結構，不過這個3D印表機也還無法做到列印木結構

使用現場環境的數據，將來一個結構的柱子擺放可以基於雷達對地基的探測結果，牆壁可以根據朝向和位置有不同的厚度。比如，冬天時在房子朝北的一面用更厚、隔絕效果更好的牆；或者是根據受力，讓從牆腳到牆頂的厚度越來越小；又或是曲面的外觀來更好的對抗風力。
其實基於雷達的場地探測已經被廣泛使用了，它叫做GPR(Ground Penetration Radar)，由於雷達本身的探測原理導致了探測深度和精度不可兼得。建築中柱子的位置也基本是由結構本身和設計的荷載確定的，而地基情況則主要是對建築基礎的選擇有指導作用

這一建造系統的開發被稱作數字建造平台(DCP，Digital Construction Platform)，它的出現得益於Mediated Matter團隊對於無構件建築的設想，包括建築結構與外表的結合，將梁和窗戶等的建造整合成為單一的工序，還有在建造過程中進行快速調整和適應新的要求。

從建築師的角度來看，這一項目對傳統建造的形式有極大的挑戰。像牆、板或者窗戶等等分開的部分都可以通過DCP來進行連續一體化的列印。目前，這個系統還可以做到連續噴射不同材料以製造密度不均勻的物品，也可以在噴塗過程中將多種材料混合使用。

Keating說，團隊的分析結果表明，除了更快的速度和更低的建造成本，它也能讓施工變得更加安全。(實際上，建築工程是目前最危險的職業之一，而使用這一系統可以大量減少工人的手頭工作。)另外，由於結構的形狀和厚度可以進行調整和優化，在建築材料的使用率上也會有所增益。

在工程學中，這一系統確實是一個非常前沿的產品，但是更重要的是，它實現了從機器時代向生物時代的轉變。它不再將物體分解成不同的部件，分開生產然後組裝，而是直接創造出一個有機的整體。

「所以它對於我來說不僅僅是一個印表機，而是一種全新的關於製造的思考方式。它有助於規範化數字製造領域，也能對建築學有所幫助…我們的系統旨在看向未來的數字建造領域，它將會給我們帶來無限新的可能。」

# 原文始發於公眾號 牛油果進化論

本文譯自 ScienceDaily，由譯者 Hulk 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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