建造樓房,可以像打印文件一樣?日前,在湖北宜昌三峽大學3D打印研發基地,一棟3D打印的雙層建筑封頂。
“這棟小樓高8米,占地100平方米,從3月初開始打印到封頂,一共用時22天,只需3名工人。”該項目技術負責人、三峽大學水利與環境學院副教授李洋波介紹。
打印樓房的機器長什么樣?在小樓上方,有一個白色的像龍門架一樣的大家伙——“這是3D樓房打印機,雙層小樓就是它打印出來的。”李洋波說。
不同于傳統磚墻,3D打印的樓房墻面全部由純混凝土砂漿構成。“只要設定好3D打印設備的參數,把材料攪拌好,通過液壓泵送到打印設備的噴嘴,就能一鍵自動打印房子。”李洋波介紹,房子的墻體、樓板、樓面都是一體化打印完成的。
“3D打印房子的關鍵材料是混凝土,需要兼具流動性和凝固性。”李洋波說,團隊調試了30多種材料,最終在制作時加入一定比例的纖維和纖維素,才調試成了合適的材料。
材料找到了,設備材質又出現了困難。“2022年,我們用鋁合金制成的第一代3D樓房打印機比較輕,打印時設備經常晃動。”李洋波說。
制作第二代3D樓房打印機時,李洋波和團隊將主體換成了鋼管,重量增加了,可打印時設備總會卡頓,精準度又沒了。
不斷摸索、不斷改進,2024年初,李洋波和團隊把設備結構換成了龍門架樣式,左右各有“一條腿”,“腳掌”增大,“打印機”工作起來更穩當了,“現在,打印機噴嘴兩次走到同一位置的偏差已控制在0.1毫米以內,打印的形狀偏差不超過2毫米。”
安全性有保證嗎?現場,小樓墻體出現了不少裂紋。“在澆筑時,氣溫在30攝氏度左右,墻體表面水分蒸發較快,產生了裂紋。”李洋波說,裂紋只出現在非承重墻墻體,在正常可控范圍內,并不會影響整體結構安全。
此外,這棟房子整體承重是由15根立柱和中間的梁板構成的框架體系,3D打印的是承重柱的外殼。“在打印過程中,待承重柱打印到樓板高度后,我們會將鋼筋籠通過空心部位裝進去,并和地圈梁鋼筋焊接在一起,形成一個整體,再把二層板梁鋼筋綁扎安裝到位,進行混凝土現澆。”李洋波說。
環保是另一個優勢。李洋波介紹,3D樓房打印機可以將建設過程中產生的磷石膏、建筑固廢等繼續制造成原料,“這棟樓房每平方米造價在1000元左右。”
日前,小樓順利封頂。接下來,李洋波和團隊還將對房子進行技術測試。
《 人民日報 》( 2025年04月14日 12 版)