清华教授为村民3D打印住宅,用160小时,只花20多万,成全国第一

文| 青菀杳声闻

编辑| 青菀杳声闻

资料来源:本文陈述所有内容皆有可靠信息来源,具体资料赘述在文章结尾。

前言

房子是人们生活的刚需,不管是在农村还是在城市,每个人都有自己的房子,自己的家。

在大众认知中,盖房子是需要很多工人,运来很多建筑材料,花费很长时间才能修建好,并不是一朝一夕就能完成的事情。

可你见过在160小时内就建造完工,占地106平米的房子吗?据说它运用了“3D混凝土打印”技术,只需要2个工人,3台机械臂,就能轻松完成。

这样的房子质量怎么样?真的可以安心住进去吗?

智能建造

这栋灰色混凝土房子,位于我国河北乡村武家庄,2023年刚刚建好,外表看起来有点像陕北地区常见的窑洞,屋顶是圆圆的拱形,和周围的三角形形成鲜明对比。

这栋“高科技房子”的主人叫娟子,她是武家庄村里一个普通的农村妇女,在翻新盖房子之前,他们家是老式砖瓦房,屋顶还是木头搭建的,多年的风吹雨打,早已变得四处漏风。

娟子和丈夫两人为了挣钱,改变家里的生活条件,不得已选择外出打工,这些年来也攒了不少钱,看着村里别人家都陆陆续续盖起了两层楼房,娟子也很是心动。

但命运的安排,让娟子遇到了清华大学教授徐卫国,他是我国“3D打印建筑”的先锋人物。

2022年,徐卫国夫妇在从北京出发,来到河北农村寻找愿意接受房子改造的合作对象,很多村民家里都翻新盖了新房,自然不愿意拆了重建。

徐卫国夫妇就把目标放在了,年代久远的老房子上面,寻觅良久,终于在武家庄这里看到了娟子家。

娟子是地地道道的农村人,不懂高科技,更不明白“3D混凝土打印”建筑,但徐卫国夫妇只说了两点就让娟子答应了。

一是建造这栋房子的花销不会太高,只需要20万左右,比其他村民的自建房要便宜不少,二是徐卫国向她展示了团队已经完成的建筑施工,一座桥,一栋书屋、一个公园。

这座桥是教授团队的第一个作品,要知道,桥梁是最考验施工技术和安全度的,徐卫国带领团队,从设计到建模,再到3D打印构件,最后再到现场施工,一共花费了18天的时间。

桥梁长26.3米、宽3.6米,大部分使用的都是团队自行研发的新型聚乙烯纤维混凝土复合材料,承重上面绝对没问题,全部站满人也不会有任何危险。

如果说桥梁是第一个作品,那书屋就是徐卫国团队建造的第一个房屋,除了屋顶是一个不规则的透明玻璃,房体全部是由机械臂3D打印而成,占地30平米,只花费了短短5天时间就完成了。

2022年,徐卫国团队又接到第三个项目,帮助深圳打造一个科技感十足的公园,从公园的路面、花坛、景观,甚至是座椅,全部都是机械臂3D打印的。

娟子看着眼前各式各样的建筑,一颗悬着的心瞬间放下,她不但不害怕房子住不了人,还反而变得十分憧憬,巴不得徐卫国教授赶紧把她的房子建好。

2023年,双方很快达成协议,从设计到施工,以及最后的部分装修,娟子全权交给了徐卫国教授团队,一场“房屋建筑”领域的科技革命,就此拉开序幕。

娟子家的房子,到底是如何被“打印”出来的?现实中情况又是怎样的?

娟子的家

俗话说的好,没有金刚钻,就揽不了瓷器活,建造房子是一门专业性极强的行业,没有相关领域的知识能力和经验,就无法盖好一栋房子。

自古以来,盖房子都是从打地基开始,不管是以前的木质房子、土邳砖房,还是现在的水泥砖房,都是如此,徐卫国团队建造的这栋民宅亦是如此。

但在正式开始施工前,需要做好很多前期准备,团队当中的建筑师负责房屋整体设计,机械师负责机械臂生产运转,还有研究机器人的博士,对机械臂3D打印程序进行研发制定

最后还有材料工程师,对建筑所需材料进行研发,比如既要环保,又要坚固耐造,还要有很强的可塑性,方便各种造型的完成等。

娟子家的房子需要先在图纸上设计外观和内部构造,然后程序员根据建造图纸,按照标准和要求设计机械臂施工程序,完成后会先在电脑中从头到尾走一遍。

也就是将整个建造过程完全在电脑中实施一遍,确认程序无误,才会应用到现场施工当中,这个过程花费时间比较长,但是前期工作完成后,真正的施工时间就只有160个小时。

期间,因为团队之前施工使用的都是大机械臂,可村子路窄,大机器进不来,团队连夜制作缩小版机械臂,为娟子一家盖房。

盖房子的过程,有点像蛋糕师挤奶油,一个大大的机械臂按照既定样式,将源源不断吐出来的混凝土有序堆积,中间还有各种造型。

很多村民没见过如此稀罕的建造方式,这么大一块地基,竟然没有施工团队,只有两个工人和三个机械臂,村民们的质疑声不绝于耳。

房子就这样被3D打印出来之后,徐卫国教授还对房子内部进行简单的装修,等到娟子一家看到这个三室一厅的新房子时,眼前一亮,声称这就是他们夫妻的“梦中情屋”。

自从娟子一家搬进去之后,村民们忍不住好奇,三五成群来她家串门,对着栋房子越看越喜欢,不管是外观造型,还是内部设计,那些当初质疑的人都变成了羡慕。

一些见多识广的年轻人夸娟子家的房子,就像网上的民宿一样,又洋气又好看。

娟子家的房,包括室内装修,每平米的造价也就在2000到2500元之间,房子一共106平,当村民得知娟子盖这房子才花了20万的时候,众人更是无比惊讶。

房子建成之后,娟子还在村里的支持下,参加了河北省的美丽家园评选,娟子的家闯入前十,获得了“十佳百优美丽家园”的称号。

得知这一消息,卷子忍不住赶紧分享给徐卫国夫妇,徐卫国夫妇也很是高兴,这是他们在全国范围内,第一所是时间早的3D混凝土打印”房子,能受到认可和喜欢,他们心中也是满满的成就。

但也会有人好奇,3D打印建造技术是否真的能替代人工,成为建筑领域的新风向?平房可以,高楼是否也适用?

潜力无限

徐卫国教授实在2003年出国考察的时候,偶然接触到的这项先进技术,当时在国内完全没有任何人研究,徐卫国教授率先进入这一领域。

但从看到到自己去建造,这中间有很长一段距离,需要各种理论支持,这并不是可以一蹴而就的,徐卫国教授没有气馁。

清华建筑、物理机械等专业学子在徐卫国教授的带领下,一点点科研,攻坚克难,有的学生为了帮助团队突破技术难点,远赴海外留学,归国之后,立刻加入徐卫国教授的团队。

历经10多年的科研,才最终形成一个完整的建筑理论体系,才有了今天的建筑成果,徐卫国教授曾在采访中表示:

“如果把机器人3D混凝土打印技术,比作400米赛跑的话,目前他们所达到的阶段,也才100多米,未来还有很多问题丞待解决和发展。”

但徐卫国教授预测,在将来5到10年左右的时间,机器人3D混凝土打印建筑,将会得到很大普及。

上面提到的,高层是否也有3D打印施工的可能性,这一点就是徐卫国团队面临的技术难题。但在国外,多层机器人3D混凝土打印技术已经相对成熟,并且已经应用到了房屋建造当中。

美国“东17街住宅区”所出售的房屋,全部都是3D混凝土打印的,每户两层,上下主体都是机器人3D打印而成,结合其他建筑材料建造而成,一栋房子的建造时间还不到一周

美国东17街住宅区

如此快速的建造,并不代表质量就不过关,目前这一片区的房子都经历过7.5级的地震和强风暴的考验,依然安全无恙。

中国科技核心期刊《自然》,曾对3D打印技术进行探讨,对徐卫国团队从事的建筑领域十分看好。

不少该领域专家认为,将来的3D打印建筑技术,将会往“更大、更快、更坚固”的方向发展,可以应用的领域会越来越多。

这会在很大程度上解放人们的双手,让建造房子成为一件更加省时、省力、省钱的事情,就像徐卫国教授所说,将来人们买房会像买车一样轻松简单。

希望有一天,这项3D打印建筑技术能够在农村自建房等领域普及,科技改变生活,让广大百姓享受到这一科技革命。


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参考资料:

光明网——《清华教授为村民3D打印一栋住宅,花了20万》

浙江日报——《潮声丨20万元3D打印套房子?清华教授一盘“大棋”开始……》

澎湃新闻——《清华团队为村民“打印”一栋住宅!只用160个小时!》

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页面更新:2024-02-22

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