30分钟打印2米高柱子:3D打印将如何发展?

30分钟打印2米高柱子:3D打印将如何发展?插图 Art&Fact Innovation: This 12-meter mast is produced by printing six high-performance concrete segment forms, which are then poured and assembled. Image Courtesy of XtreeE

    毫无疑问,3D打印的发展势头正足。 然而,由于技术尚不成熟,3D打印依然存在一系列问题:它对大规模建造真的有效吗?它有多可持续?它会不会从一种选择变成建造业的常态?为了厘清3D打印在建筑和建造业的应用范围,我们对XtreeE的董事总经理兼联合创始人AlainGuillen进行了访谈,XtreeE是一个为建筑师提供大规模3D打印技术支持的平台,可以实现在不浪费材料的情况下快速精准地完成建造。下文就是AlainGuillen及他的团队对智能建造未来发展的看法,以及建筑师如何接受这一新技术,走向一个更高效而且创意不减的未来。

    JTF:您对大规模3D打印建造的兴趣源于何处?

    AG:Xtree E诞生于巴黎马赛建筑学院数字知识系的三个毕业设计。这一系列工作作为巴黎国家艺术和音乐学院(CNAM)一个主题为“民主”的项目的一部分,由巴黎艺术和音乐学院(ENSAM)、国家信息和自动化研究所(INRIA)、Sophia Antipolis、ENSCI-Les Ateliers与我们合作开展。

    在接近项目终期时,整个团队决定尝试继续探索并创建XtreeE。我们的主要动机是开发尖端技术,并为建筑、设计和土木工程的创新产品提供一个全新的市场,以应对当今生产力、可持续性和工作环境质量面临的新挑战。

    30分钟打印2米高柱子:3D打印将如何发展?插图1 Viliaprint. Image Courtesy of XtreeE

    JTF:3D打印所需的结构零件,其制造流程如何?与非结构零件有什么区别?

    AG:我们的工艺基于一种称为“双组分挤压”XtreeE专利技术,支持不同类型材料的大规模3D打印。非结构元素经由两次简单的印刷制造制造完成,而结构件的制造则有数种。

    第一种方法主要在于打印模板以浇筑材料。2015年我们制作的普罗旺斯艾克斯支柱即采用了这种做法。模板主要起固定作用,亦可结合涂层使用。其中的后张拉策略曾应用于被用于Art&Fact电信支柱的制造,目前正广泛应用于各类项目中。

    30分钟打印2米高柱子:3D打印将如何发展?插图2 Krypton, a column in Aix-en-Provence, France. Image © Lisa Ricciotti / XtreeE

    30分钟打印2米高柱子:3D打印将如何发展?插图3 Art&Fact Innovation. Image Courtesy of XtreeE

    第二种制造方式直接依赖于打印材料的性能。例如由我们开发的几种通过加固以改善混凝土拉伸性能的方法,这些方法新进正开始在实际项目中投入使用。

    如今,打印结构体系的方式越来越多。建筑法规要求我们进行大量测试,以证明打印产品的荷载能力。我们在这方面所做的每一步都十分关键,旨在为未来的项目提高技术门槛。我们与客户、学者与监管部门携手合作,在全球范围内推广此类制造技术的相关知识。

    30分钟打印2米高柱子:3D打印将如何发展?插图4 Courtesy of XtreeE

    JTF:为何建筑师需要逐渐将目光转向3D打印建造?3D打印技术可持续吗?

    AG:我们的目标并非取代现有成熟的建筑技术,而在于尝试改变建筑业目前普遍在产品性能和制造方面缺乏效率的现状。

    智能建筑在复杂几何图形制作方面具有低成本、大批量的工作潜力,可使建筑师在许多方面受益:首先,智能建造解放了长久以来受建造技术制约的创造力;其次,智能建造能够在平衡审美与功能需求的前提下,为异形建筑的功能多样性提供可能。

    在“高技”的表面下,3D打印核心关注点依然是自然与环境。我们的产品相较于传统模板,建筑废物少,产品质量高,现场施工便捷,在这一极具影响力的建造环节中保障了直接和间接的可持续性。目前我们正在尝试通过引入生命周期分析标准,研发低碳材料、优化建造对象。

    30分钟打印2米高柱子:3D打印将如何发展?插图5 Stormwater regulator in Lille, France. Image Courtesy of XtreeE

    30分钟打印2米高柱子:3D打印将如何发展?插图6 Stormwater regulator in Lille, France. Image Courtesy of XtreeE

    JTF:传统施工与3D打印在现场施工的运输方面有何不同?

    内容推荐:回收烟头制造轻质砖,皇家墨尔本理工大学研究报告

    AG:XtreeE主要面向场外机器人预制。现场打印可能时未来的建造趋势,但我们认为在目前的技术条件下不太可能实现普及。我们可以通过印刷单元的运输降低运输成本,预制件的生产与安装需要一定的间隔时间。场外预制有助于加强质量监管,缓解现场延误。总而言之,我们正将其他行业早在几十年前就已采用的自动化模式引入建造业。

    三维打印不限产品形态的高精度制造,促进了建造元素功能的最大化,包括尺寸建议、产品预评估等物流导向的特征,以尽可能减少现场作业的数量及其相关风险。

    JTF:建筑师应该学习哪些新的工具或知识,以熟悉3D打印系统的设计流程?

    AG:主要是参数化设计。这一方法通过在设计早期阶段集成尽可能多的特征与可能,提高全流程工作效率。

    设计模式的转变在于将一种“线性”设计方法转变为一种自循环的同步设计方法(物理分析和物流问题在此阶段无需考虑)。每个项目参与者都可以就数字模型开展讨论,在高自由度的几个形体中发现更多可能。

    JTF:以石膏、粘土、土工聚合物为材料的3D打印产品有何区别?是否可以使用混合材料进行3D打印?

    AG:我们正在不断改进我们的技术,以便能够适应任何材料。石膏尤其适合室内建造,而粘土和土工聚合物在工业或建筑产品中具有良好的可持续潜力。“有的放矢”正是3D打印的优势之一。

    30分钟打印2米高柱子:3D打印将如何发展?插图7 Facade prototypes: The use of two concretes, one printed and the other cast, also allows a play on the colors of the final object. Image Courtesy of XtreeE

    30分钟打印2米高柱子:3D打印将如何发展?插图8 Woven Concrete furniture in Tokyo, designed by Studio 7.5. Image Courtesy of XtreeE

    JTF:Reims目前正有5栋3D打印住宅处于建造阶段。这个项目的背景如何?

    AG:该项目位于Reims Rema‘Vert生态区中心,由社会房东Plurial Novilia支持建造。项目面积1000平方米由五栋单层房屋组成。3D打印的混凝土墙由预制构件连接。

    该项目于去年11月通过了ATEx验证,获得了国家技术委员会(CSTB)关于新的3D打印混凝土施工方法的认证。这对我们而言是一个伟大的里程碑。

    三维打印概念的认证确实是Viliaprint项目基本且必不可少的环节。直至今天,法国法规才允许3D打印构件应用于建筑支撑结构。国家技术委员会新近发布了关于房地产项目保险的相关意见,这一政策可能直接促进3D打印住宅的出租业的发展。

    30分钟打印2米高柱子:3D打印将如何发展?插图9 Viliaprint. Image Courtesy of XtreeE

    30分钟打印2米高柱子:3D打印将如何发展?插图10 Viliaprint. Image © Coste Architectures

    30分钟打印2米高柱子:3D打印将如何发展?插图11 Viliaprint. Image © Coste Architectures

    JTF: 大规模3D打印已由独立元件的制造发展至能够支持完整房屋的建造,您如何看待这项技术的未来?

    AG:3D打印技术在未来将逐渐实现制度化、正规化,以及材料与建造系统方面的多样化。 我们尚处于探索其一切可能性的初始阶段,要学的东西很多,要发明的东西也很多。这一领域极有可能为建筑业带来我们期待已久的实质性转变:“精准、高效、管控、可持续”定是这个即将到来的新时代的关键词。

    译者:周千沁

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