3D打印別墅

7月17日上午，一個由3D打印的模塊新材料別墅現(xiàn)身西安，建造方在三個小時完成了別墅的搭建。據(jù)建造方介紹，這座三個小時建成的精裝別墅，只要擺上家具就能拎包入住。

   負責設計生產(chǎn)的企業(yè)卓達集團研發(fā)工程師安永亮介紹，90%的建房工序已經(jīng)在工廠完成，即所有的建筑模塊在工廠里流水線生產(chǎn)，現(xiàn)場只是對這些模塊進行拼接、組裝、搭建。

   傳統(tǒng)的別墅建筑從修建時間上來比較大約花上半年的時間，而3D打印模塊搭建別墅從生產(chǎn)到搭建只需要十幾天的時間。"安永亮說，目前這套精裝別墅的有6個模塊，每平米重100公斤，成本價格在每平米2500——3500元。

   安永亮還介紹說，盡管房屋建造時間短，但因為每個模塊能夠獨立承重，能夠抗9級地震。同時，鋼制籠式結構能夠充分填充保溫材料，達到很好的保溫效果。

西安現(xiàn)3D打印別墅3小時搭建二層

西安現(xiàn)3D打印別墅3小時搭建二層

西安現(xiàn)3D打印別墅3小時搭建二層

西安現(xiàn)3D打印別墅3小時搭建二層

西安現(xiàn)3D打印別墅3小時搭建二層

用3D打印技術打印的房子是什么樣的？質(zhì)量安全有沒有保證？近日，數(shù)幢使用3D打印技術建造的建筑亮相蘇州工業(yè)園區(qū)。

這批建筑包括一棟面積約1100平方米的別墅、一棟5層居民樓和一棟簡易展廳等，建筑的墻體由大型3D打印機噴繪而成，而使用的“油墨”則是由少量鋼筋、水泥和建筑垃圾制成。 據(jù)介紹，3D打印建筑最大的好處是節(jié)能環(huán)保、節(jié)省材料。

 打印過程

墻體到底是如何打印出來的呢？　

“打印機”高6.6米、寬10米、長32米，底部占地面積有一個籃球場大，高度有三層樓高。打印的材料寬度只能是1.2米，但長度可以無限長。根據(jù)電腦設計圖紙和方案，由電腦操控一個巨大噴口噴射出“油墨”，噴頭像奶油裱花一樣，油墨呈“Z”字形排列，層層疊加，很快便砌起了一面高墻。之后，墻與墻之間還可像搭積木一樣壘起來，再用鋼筋水泥進行二次“打印”灌注，連成一體。在24小時內(nèi)可打印出10幢200平方米建筑。

看點揭秘

3D打印的房子是什么樣子的？

3D打印的建筑墻體渾然一體

走進了3D打印的別墅和五層樓房看到，房子的墻體看上去跟用水泥建造出來的一樣，呈現(xiàn)出年輪蛋糕般的螺紋結構，用手指敲敲墻體，可以聽到空空的聲音。雖然手感粗糙，但每層之間密不透風，看上去渾然一體。5層高樓房由地下一層和地面五層組成，每層的建筑面積為200平方米。記者了解到，建造一層這樣的房子，打印材料要一天，5個工人只需要花三天的時間就可以建造好。

打印的“油墨”用什么做成？　

主要是建筑垃圾

打印建筑的“油墨”原料主要是建筑垃圾、工業(yè)垃圾和礦山尾礦，另外的材料主要是水泥和鋼筋，還有特殊的助劑。盈創(chuàng)新材料（蘇州）有限公司總經(jīng)理鄭建說。

打印房子最大的好處是什么？　

建筑成本可節(jié)省50%，房子和家居可以私人定制

該公司董事長馬義和說，3D打印建筑最大的好處是節(jié)能環(huán)保、節(jié)省材料。因為3D打印建筑不產(chǎn)生任何揚塵和建筑垃圾。采用3D打印技術，可節(jié)約建筑材料30%到60%，工期縮短50%到70%。建筑成本可至少節(jié)省50%以上。并且顧客可以私人定制家居和房子風格。

打印的房子貴嗎？

售價8000萬的別墅3D打印只要100多萬

據(jù)了解，現(xiàn)場展示的1100平方米的3D打印別墅樣板房，以后在上海浦東的售價是8000多萬元，而打印這套別墅的成本是100多萬元，目前已預訂出10套。

“一套房子一天就能打印完。”馬義和說。

打印的房子安全嗎？

綜合性能待驗證國家沒有關于3D打印建筑的標準

鄭建介紹，他們3D打印的墻體強度是普通水泥的5倍，而且是中空的，更加保溫。不過，新型“油墨”打印的建筑，其剛度、強度和耐久性等綜合性能還待進一步驗證。

中國建筑第八工程局總工程師馬榮全說，作為3D打印建筑，目前還沒有專門的國家標準，今后需要修訂、完善。

3D打印公司在指導學員3D打印建模時必然會強調(diào)的就是分析3D打印模型結構，并根據(jù)實際情況做出合理的調(diào)整。

3D打印技術促進了產(chǎn)品個性化定制的普及與推廣，使得每個人都可以設計３Ｄ幾何模型，成為自己產(chǎn)品的設計師．他們由于缺乏一些設計經(jīng)驗與力學知識，會導致其設計結果直接３Ｄ打印后會存在一些結構問題，如強度問題、穩(wěn)定性問題等．強度不足可能會使３Ｄ模型在打印、運輸或日常使用過程中受到破壞，而穩(wěn)定性問題則會導致３Ｄ模型無法正常地放置或懸掛，影響其日常使用功能．這種問題我們稱其為結構分析問題，它的主要任務是識別３Ｄ模型中存在的強度或穩(wěn)定性缺陷，并給出適當合理的彌補方案。

１、強度加固

針對強度問題，文獻給出了一個自動檢測并修正結構強度問題的系統(tǒng)方案，來創(chuàng)建一個新的3D模型，使其與原有模型保持盡可能相近的外形，同時提高其結構強度與整體性．該方案中，模型的結構強度問題通過一個輕量級的結構分析解算器來計算識別出．隨后，根據(jù)所檢測出的強度問題，文中給出三種方法對原模型進行修正：內(nèi)部挖洞、局部加厚與加支撐。

結構強度問題與修正方法

文獻中的方案有效地提高了模型的結構性能，避免了高強度應力區(qū)域的出現(xiàn)．但是該方案的最大局限在于：在結構強度檢測時，系統(tǒng)需要先預設模型可能承受的外部荷載情況，并據(jù)此對模型顯式地指定一種或幾種捏握式外部荷載來進行結構強度計算．當然，同時還需考慮模型的重力荷載．顯然，對很多模型來說，這種預設的荷載并不能很好地反映模型的真實荷載分布，因此其結構分析結果的真實性與可靠性也就不能很好地保證了。

２、最不利荷載

針對上面的問題，文獻給出了一個更好的方案．該方案在預測或檢測模型結構強度問題時，與上述明確指定或設定模型的荷載情況方法不同的是，它去尋找一種最不利荷載情況（Ｗｏｒｓｔ－Ｃａｓｅ），并據(jù)此識別出模型上最易破壞之處或最大變形區(qū)域，如圖１１所示。

Worst-Case計算實例

該方案的核心方法是模態(tài)分析（Ｍｏｄａｌ?。粒睿幔欤螅椋螅?，在結構分析研究領域，當一個物體以不同頻率振動時，這種振動會導致物體的一些脆弱部位產(chǎn)生高應力或大變形．模態(tài)分析就是用來預測結構在振動狀態(tài)下可能發(fā)生的破壞或變形的一種經(jīng)典方法．

該方案的主要步驟如下：

（１）計算輸入模型的各階模態(tài)；

（２）對模型的每一階模態(tài)，計算提取出相應的薄弱區(qū)域；

（３）對每一個薄弱區(qū)域，通過求解一系列的優(yōu)化問題，計算出其相應的最不利荷載分布；

（４）用有限元方法計算在上述荷載分布作用下模型的應力，從而得到該薄弱區(qū)域的最大應力分布情況．

綜合以上每一階模態(tài)下模型的最不利荷載分布與最大應力分布情況，確定最終結果。