房地產(chǎn)開發(fā)課程論文：3D打印房屋

課程論文3D打印房屋

摘要：從古至今建筑的不斷進(jìn)化誕生了無數(shù)巧奪天工的產(chǎn)物。從第一次世界大戰(zhàn)后進(jìn)入的現(xiàn)代建筑時(shí)期，現(xiàn)代強(qiáng)調(diào)建筑要隨時(shí)代而發(fā)展，現(xiàn)代建筑應(yīng)同工業(yè)化社會(huì)相適應(yīng)，堅(jiān)決擺脫過時(shí)的建筑樣式的束縛，放手創(chuàng)造新的建筑風(fēng)格。但在21世紀(jì)，科技進(jìn)步日新月異，那與時(shí)俱進(jìn)的現(xiàn)代建筑是否能跟上節(jié)奏，進(jìn)化成——超現(xiàn)代建筑呢？房屋除了遮風(fēng)避雨還能否開發(fā)出其他不同尋常的功能？3D打印技術(shù)出現(xiàn)在上世紀(jì)90年代中期，實(shí)際上是利用光固化和紙層疊等方式實(shí)現(xiàn)快速成型的技術(shù)。它與普通打印機(jī)工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，與電腦連接后，通過一層又一層的多層打印方式，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。建筑的進(jìn)步離不開科技，而3D打印技術(shù)似乎正是建筑進(jìn)化的一個(gè)契機(jī)，本文了解了分析3D打印技術(shù)的發(fā)展情況，講述了3D打印房屋的可行性和利弊。關(guān)鍵詞：建筑進(jìn)化3D打印機(jī)3D打印房屋0引言:提起現(xiàn)代建筑，我的腦海就不由得浮現(xiàn)起一片片鋼鐵叢林、擎天巨獸。水、土、石、砂、鋼筋——構(gòu)成了我們的城市我們的家。追憶往昔，我懷念那河姆渡時(shí)期人類在長江下游創(chuàng)造的木構(gòu)干闌式住宅，我驚嘆那由一代始皇耗費(fèi)舉國之力砌成的萬里長城，我贊美那位于世界屋脊上的明珠布達(dá)拉宮，我喜愛那曲院風(fēng)荷小橋流水溫婉如詩的江南園林?，F(xiàn)代建筑成型已久，而我們是否可以利用現(xiàn)代科技進(jìn)行創(chuàng)新，留下能和我們歷史上那一顆顆璀璨明珠媲美的珍寶？山因風(fēng)雨而朗潤，建筑因人類的而發(fā)展繁榮。如果新欣技術(shù)3D打印碰撞上我們的現(xiàn)代建筑，這會(huì)給我們帶來怎么樣的驚喜呢？擦出的火花會(huì)不會(huì)引領(lǐng)未來數(shù)年的建筑發(fā)展走向？我盼望著這一設(shè)想在不久的將來可以得到很好的實(shí)現(xiàn)。1建筑1.1建筑的發(fā)展土木工程的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：古代、近代、現(xiàn)代。六七千年前，人類從樹上下來，從天然洞中出來，公元前5000年-17世紀(jì)中葉，是古代建筑為主的時(shí)代。其主要結(jié)構(gòu)形式有木結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)和磚結(jié)構(gòu)。典型代表有古羅馬斗獸場(chǎng)、萬里長城、埃及金字塔等無數(shù)瑰寶。近代建筑是在17世紀(jì)中葉到第一次世界大戰(zhàn)時(shí)期中蓬勃發(fā)展，它大致分為居住建筑、工業(yè)建筑和公共建筑三大類。其中居住建筑是近代農(nóng)村、集鎮(zhèn)、中小城市和大城市的舊城區(qū)，仍然采取傳統(tǒng)的住宅形式。新的居住建筑類型主要集中在通都大邑的部分地區(qū)。這種新的住宅有度戶型、聯(lián)戶型和多戶型等基本形態(tài)。工業(yè)建筑大體又可分為三種類型：木構(gòu)架廠房、磚木混合結(jié)構(gòu)廠房、鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房。近代各種類型的公共建筑主要有行政建筑和會(huì)堂建筑、金融建筑和交通建筑、文化教育建筑、商業(yè)服務(wù)建筑。一次大戰(zhàn)之后，以格羅皮烏斯及其同事在包豪斯的教學(xué)和設(shè)計(jì)實(shí)踐為標(biāo)志，并以勒·柯布西耶在法國的建筑活動(dòng)為另一標(biāo)志，在德國、法國、荷蘭乃至俄國，先鋒派們的建筑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致各種現(xiàn)代建筑成果層出不窮，1925年前后，現(xiàn)代建筑運(yùn)動(dòng)已達(dá)到蓬勃發(fā)展的勢(shì)頭，并經(jīng)此席卷整個(gè)歐洲，同時(shí)逐漸影響世界各地，包括亞洲半封建半殖民地國家——中國。1.2建筑發(fā)展的瓶頸1.2.1供求矛盾是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中的基本矛盾，也是當(dāng)前建筑業(yè)發(fā)展中的主要矛盾。1.2.2產(chǎn)能過剩的背后隱藏著不規(guī)范市場(chǎng)的種種弊端。1.2.3政府職能改革滯后，既滋長了建筑市場(chǎng)的各種弊端，又加劇了市場(chǎng)的供需矛盾。1.2.4技術(shù)創(chuàng)新的相對(duì)滯后阻礙了建筑的發(fā)展速度。1.2.5房子除了供人們?nèi)粘＞幼。欠襁€能開發(fā)出其他的作用和新型的模式？1.3現(xiàn)代建筑的缺點(diǎn)1.3.1從古至今，精美繁復(fù)的建筑大都是一個(gè)龐大的體系。特別是現(xiàn)代建筑，復(fù)雜的鋼筋結(jié)構(gòu)、地基，短且數(shù)月、長則經(jīng)年的工期，都是建立在消耗無數(shù)人力物力之上。1.3.2現(xiàn)代建筑大都是采用鋼筋混凝土修筑高層建筑，人工需求量大容易造成安全。1.3.3由于發(fā)展建筑物不斷更替，有些房屋不到10年就被拆除，造成大筆資源耗費(fèi)。1.3.4建筑行業(yè)逐漸成為城市的主要污染源之一，其污染范圍在不斷擴(kuò)大。目前，在國內(nèi)建筑施工中，常見的環(huán)境污染問題主要有：噪音污染、粉塵污染、水污染、光污染、有毒有害廢棄物污染等。23D打印房屋2.1何為3D打印技術(shù)3D打印，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。房子、器官、汽車、衣服、機(jī)器人……你能想象這些東西都可以打印出來嗎？3D打印的概念起源于19世紀(jì)末的美國，近幾年逐漸大熱，中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟稱它為“上上個(gè)世紀(jì)的思想，上個(gè)世紀(jì)的技術(shù)，這個(gè)世紀(jì)的市場(chǎng)”。此前，部件設(shè)計(jì)完全依賴于生產(chǎn)工藝能否實(shí)現(xiàn)，而3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，將顛覆這一生產(chǎn)思路，任何復(fù)雜形狀的設(shè)計(jì)均可以通過3D打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用2.23D打印房屋原理和制作方法3D打印房屋是將房屋構(gòu)件，如梁，墻板等轉(zhuǎn)化為3D數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行逐層分切打印。說得簡(jiǎn)單一點(diǎn)，3D打印是斷層掃描的逆過程，斷層掃描是把某個(gè)東西“切”成無數(shù)疊加的片，3D打印則是一片一片地打印，然后疊加到一起，成為一個(gè)立體物體。只是3D打印機(jī)使用的打印材料是特制的粉末而非普通的墨粉或墨汁。這些粉末在打印過程中會(huì)被一種特制的膠水逐層黏合、固化，并不斷疊加，最終形成一個(gè)完整的立體物品。恩里科?迪尼發(fā)明的打印機(jī)使用的材料是沙子。當(dāng)打印機(jī)開始工作時(shí)，它的上千個(gè)噴嘴會(huì)同時(shí)噴出沙子和一種鎂基膠。這種特制的膠水會(huì)將沙子黏成像巖石一樣堅(jiān)固的固體，并形成特定的形狀。該工藝由一個(gè)巨型的三維擠出機(jī)械構(gòu)成。在”輪廊工藝“系統(tǒng)的擠壓頭上使用齒輪傳動(dòng)裝置來為房屋創(chuàng)建基礎(chǔ)和墻壁。它的原理跟多年前使用泥造磚極戎相似，建成的建筑能夠抵擋地震和其他自然災(zāi)害。2.3已有3D打印房屋成果2.3.1首個(gè)3D打印房屋概念2013年2月，英國倫敦SoftkillDesign建筑設(shè)計(jì)工作室首次建立了一個(gè)3D打印房屋概念，3D打印房屋需要用尼龍搭扣或者像鈕扣一樣的扣合件起到固定作用，同時(shí)借助傳統(tǒng)建造技術(shù)。這一設(shè)計(jì)概念是2012年10月在3D打印展上提出的，它并非采用固體墻壁建造，而是在骨骼基礎(chǔ)上建造纖維尼龍結(jié)構(gòu)。它被命名為“打印房屋2.0”，采用相同的極簡(jiǎn)抽象派工藝，使用足夠的塑料來保證結(jié)構(gòu)的完整性。這種3D打印房屋概念將是房屋建造的革命性改變，甚至能夠最終解決英國住房危機(jī)。2.3.2世?界?上?首?棟?3?D?打?印?建?筑?JanjaapRuijssenaars就職于阿姆斯特丹宇宙建筑(UniverseArchitecture)，最近計(jì)劃參加歐洲空間設(shè)計(jì)大賽，他希望建造一個(gè)愛爾蘭海岸的觀景建筑。JanjaapRuijssenaars和RinusRoelofs一起設(shè)計(jì)了莫比烏斯帶型的新穎房屋結(jié)構(gòu)，并把它命名為“風(fēng)景之家”。這個(gè)新穎的建筑有6×9米大，整體使用3D打印制造。由于3D打印所用的沙石強(qiáng)度不是很理想，JanjaapRuijssenaars決定使用鋼筋混凝土加強(qiáng)建筑的骨架，讓“風(fēng)景之家”和普通建筑一樣堅(jiān)固耐用。2.3.3二十四小時(shí)打造出一棟234平米的房子最新研發(fā)出的“輪廓工藝”3D打印技術(shù)，24小時(shí)內(nèi)就可以印出大約232平方米的兩層樓房子，只要一個(gè)按鍵就可以操控機(jī)械打印出房子。由于大大節(jié)約了建筑時(shí)間和建筑成本，該技術(shù)讓人類在移民月球或火星后可以就地取材，快速并且批量打印出“外星屋”。據(jù)“輪廓工藝”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、南加州大學(xué)教授比赫洛克·霍什內(nèi)維斯介紹，“輪廓工藝”其實(shí)就是一個(gè)超級(jí)打印機(jī)器人，其外形像一臺(tái)懸停于建筑物之上的橋式起重機(jī)，兩邊是軌道，而中間的橫梁則是“打印頭”，橫梁可以上下前后移動(dòng)，進(jìn)行X軸和Y軸的打印工作，然后一層層地將房子打印出來33D打印房屋技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)3.1先說其利3D打印房屋的優(yōu)點(diǎn)大致可以歸納為這么幾類：安全系數(shù)好、速度快、精度高、保護(hù)環(huán)境。3.1.1安全系數(shù)好：不需要磚瓦、木材、腳手架和施工隊(duì)，用這種方式建造房屋，不會(huì)發(fā)生任何安全事故，而且會(huì)依據(jù)強(qiáng)大的幾何計(jì)算、采用堅(jiān)固的材料，來保證幾年到更多的時(shí)間內(nèi)，房子不會(huì)有質(zhì)量問題。3.1.2速度快：3D打印技術(shù)可以在1天內(nèi)利用3D打印機(jī)建造幾棟簡(jiǎn)單的樓房，而且其強(qiáng)度和使用年限大于鋼筋混凝土。3.1.3精度高：可以聽從電腦程序打印完一層自動(dòng)爬上另一層，非常有次序，甚至比人工的更加準(zhǔn)確，一磚一瓦都不會(huì)遺漏，所以這保證了它的穩(wěn)定性。3.1.4保護(hù)環(huán)境：回收利用建筑垃圾，且不產(chǎn)生新的建筑垃圾。土地不會(huì)塵土飛揚(yáng)，使環(huán)境空氣質(zhì)量好。3.2再說其弊3.2.1技術(shù)和材料缺陷：目前，可供3D打印的材料有300多種，多為石膏、塑料、可粘結(jié)的粉末顆粒、樹脂等，制造精度、復(fù)雜性、強(qiáng)度等難以達(dá)到較高要求，主要應(yīng)用于模型、玩具等產(chǎn)品領(lǐng)域。對(duì)于金屬材料來說，如果液化打印則難以成型，采用粉末冶金方式，除高溫還需高壓，技術(shù)難度很高，因此，諸多金屬材料在短期很難實(shí)際應(yīng)用。而且3D打印的“油墨”構(gòu)成主要是高標(biāo)號(hào)水泥和玻璃纖維。在一些國家禁止建筑大量使用玻璃纖維，因?yàn)椴ＡЮw維會(huì)影響人體呼吸系統(tǒng)?！坝湍钡某休d力強(qiáng)度、耐久性等各項(xiàng)指標(biāo)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，還有待專家部門的權(quán)威檢測(cè)和認(rèn)證。3.2.2打印成本問題：價(jià)格是制約3D打印普及應(yīng)用的另一個(gè)因素。中低端機(jī)器主要采用聚合物成型材料，面向個(gè)人消費(fèi)者設(shè)計(jì)需要，可打印眼鏡框、樣板房和玩具等小型物件，以美國Makerbot為代表的個(gè)人3D打印機(jī)售價(jià)在2000美元左右。高端機(jī)器采用聚合物、金屬和陶瓷等材料，主要用于原型制造和大型結(jié)構(gòu)件直接制造，售價(jià)在20萬～200萬美元之間?？梢?，無論面向個(gè)人還是專業(yè)機(jī)構(gòu)，當(dāng)前3D打印機(jī)的價(jià)格還是非常昂貴的，而主要用于模型制造的有限價(jià)值使得設(shè)備需求量難有爆發(fā)性增長。3.2.3土地占用問題：我國土地資源有限，每一寸土地使用都有嚴(yán)格的規(guī)定，并且其只可遠(yuǎn)觀的價(jià)格能容的下3D打印出來的房子嗎？3D打印公司不比傳統(tǒng)的房地產(chǎn)闊綽，說拿地皮就拿幾個(gè)億出來，然后最終把這部分你成本轉(zhuǎn)移到消費(fèi)者身上。這樣商業(yè)模式3D打印公司能夠效仿嗎？顯然不可能，那么打印出來的房子不成了空中樓閣或是違章建筑。4展望與總結(jié)隨著時(shí)間的洪流，3D打印房屋不過是未來的房地產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)模式中的小小一瓢，作為國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的房地產(chǎn)業(yè)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行科學(xué)、有效、高速的發(fā)展，綠色建筑