管理咨詢公司麥肯錫公司曾經發布了一份報告，指出3D打印是“建設數字化未來”的重點技術發展領域。報告還指出五維建筑信息模型、物聯網以及機器人等技術將與3D打印技術結合起來共同推動建筑工業的轉型。

而蘇黎世聯邦理工學院正在推動麥肯錫的預測變為現實，其智能3D打印DFAB 房屋現已正式開放。

   
 

3D打印

與數字化建筑

DFAB 房屋是蘇黎世聯邦理工學院研究人員和工業合作伙伴之間的合作項目，作為3D打印架構的真正壯舉，該建筑采用了一系列尖端技術構建，包括增材制造，機器人和數字規劃。

DFAB房屋位于NEST的最高平臺上，這是一個模塊化的創新建筑。目前這座智能家居將迎來來自Empa和Eawag-in的第一批居民 - 這是一批在這里居住約兩個月的學術客人。

3D科學谷了解到DFAB 房屋最引人注目的特色之一是其復雜的天花板，采用3D打印技術與澆筑結合制作而成。

通過voxeljet-維捷的大型砂型3D打印工業級設備來生產模板 ，然后澆筑混凝土以形成天花板，其重量僅為相同尺寸傳統天花板的一半。

通過計算設計實現了重量減輕，這使得工程師能夠在保持結構完整性的同時降低天花板厚度。

DFAB 房屋還集成了一個彎曲的混凝土墻，由建筑機器人和復雜結構的木框架（也由機器人現場完成運作）組裝而成。為了完善智能家居，還包括一些超高科技功能，如語音指示百葉窗，多級防盜系統和智能家電。所有這些功能都是由digitalSTROM領導的合作伙伴聯盟完成的。

根據ETH建筑與數字制造教授Matthias Kohler，數字制造技術用于建筑的潛力是巨大的，不幸的是，這些技術在建筑工地上仍然很少被使用。通過DFAB 房屋項目，ETH能夠與行業一起測試新技術，從而加速從研究到實踐的轉化。

通過匯集ETH蘇黎世聯邦理工學院和眾多行業合作伙伴的專家智慧，DFAB 房屋展示了如何以真正革命性的方式應用新的數字技術來實現真實世界的應用。至關重要的是，建造房屋所采用的技術不僅使建筑過程更有效，而且更具可持續性。例如，數字設計的功能，例如天花板和地板，在減輕重量的同時仍然滿足力學等建筑學性能的要求。

該房屋還擁有多項節能功能，包括屋頂上的光伏模塊，其供應量約為裝置所需能量的1.5倍，以及智能控制系統，可協調所有能源消耗以確保無負載峰值。此外還包括了幾個實驗性項目，例如通過熱交換器將來自淋浴的熱廢水轉化為熱量的系統，以及其他節能系統。

根據Empa首席執行官Gian-Luca Bona，從數字到建筑的路徑已經挑戰了來自工業界的科學家和專家。DFAB 房屋展示了現在可以將真正有遠見的想法付諸實踐， 希望數字化建筑能夠在將來廣泛用于建筑行業。

3D科學谷

Reveiew

2016年，世界首個3D打印辦公樓在迪拜落成,辦公樓不僅擁有極具設計感和獨特的弧形外觀，在功能上也是水、電、通訊和空調一應俱全。根據3D科學谷的市場觀察，3D打印建筑并不是停留在概念階段，而是走進了我們的現實生活中。

不管是迪拜的辦公樓還是ETH的DFAB 房屋，3D打印的價值體現在哪里呢？

3D打印在建造房屋、橋梁等大型項目領域的潛力到底是什么？其實答案并不神秘，根據3D科學谷的市場觀察，3D打印技術自由造型的技術特點打開了其在建筑領域應用的神奇之旅，那就是實現傳統制造技術難以實現的從力學到聲學，再到美學的結合。

圖：2019年1月12日，目前世界最大規模3D打印混凝土步行橋在上海智慧灣科創園落成。該工程由清華大學（建筑學院）-中南置地數字建筑研究中心徐衛國教授團隊設計研發、并與上海智慧灣投資管理有限公司共同建造。

3D打印技術還可以為建筑物外墻添加更多的隔熱材料，或者為樓梯間添加更多增強材料；使用3D打印技術建造房屋，還可以在打印建筑物結構時直接將水管、電路等管線直接預留出來，使得建造過程更加智能化。

五維建筑信息模型（5D BIM）的概念是在3D建筑信息模型基礎上，融入“時間進度信息”與“成本造價信息”，形成由3D模型+ 1D進度+ 1D造價的五維建筑信息模型。也就是說5D BIM集成了工程量信息、工程進度信息、工程造價信息，不僅能統計工程量，還能將建筑構件的3D模型與施工進度的各種工作（WBS）相鏈接，動態地模擬施工變化過程，實施進度控制和成本造價的實時監控。

可以說，3D打印與5D BIM的概念有著天然的結合點。

根據麥肯錫的報告，自修復混凝土、氣凝膠和納米材料等新型建筑材料的使用，以及3D打印預組裝模塊等創新的施工方法可以有效降低建筑的制造成本，加快施工速度，同時提高建筑質量和建造過程中的安全性。

所以，我們有理由相信3D打印+五維建筑信息模型+物聯網+機器人技術將推動建筑工業轉型，并且期待更智能的建筑依托這些新的技術來到我們身邊。

來源：3D科學谷