小到衣食、大到住行，万物皆可3D打印

　　作者|Lya

　　3D打印技术作为一种革新技术，正在逐渐“强势”地闯进我们的生活。凭借在满足客户个性化和定制化需求方面的优势，和使用材料的减少对提高工业生产效率的价值提高，3D打印技术越来越广泛地被应用于各行各业产品零件的生产和研发中，给全球制造范式带来了颠覆性的变化。

　　2015年，荷兰服装设计师Pauline van Dongen使用3D打印制作出了一套“会呼吸”的服装——衣服会根据人的运动自然伸缩，像珊瑚一般呼吸，用未来科技向时装界发起了创新的挑战。

　　作为世界第二大农产品出口国，从开发出世界上第一台3D面食打印机的原型，到医院使用3D打印技术为患者定制个性化的营养膳食，荷兰将3D打印技术与农业创新结合，走在了世界前沿。

　　2017年，世界上第一座3D打印混凝土桥梁在荷兰海默特正式投入使用。

　　该桥梁由荷兰埃因霍温理工大学与BAM Infra建筑公司合作建造，由3D打印技术堆砌了800层材料，长约8米，可以承受40辆卡车的重量。

　　其建造时间却仅为3个月，混凝土的精准使用也使材料成本和资源浪费降低了许多。

　　就在不久前，世界上第一座3D打印钢桥投入使用，这座桥坐落在阿姆斯特丹的一条运河上，注入了无数传感器，可以检测压力、运动、震动和温度。

　　截至2020年，荷兰共有76家3D打印技术相关的初创公司。同时，欧洲专利局（EPO）的调查发现，荷兰的3D打印发明家和研究人员是最活跃的专利申请人之一。即便如此，荷兰并没有因为处在3D打印行业的领先地位就松懈。

　　时至今日，荷兰人仍然在不断开发、探索3D打印技术的突破性发展，向全球传播其超凡创意。

　　为什么需要3D住宅？

　　2021年，荷兰人口超过1700万，大量的人口聚居于城市地区，日益增长的人口数量已经超过可负担住房的数量。

　　2020年荷兰住房市场报告显示，从当前的人口增速来看，荷兰到2030年前至少需要建造84.5万套房子。

　　同时，受到2008年全球金融危机的影响，许多建筑公司宣布破产，导致荷兰建筑工人短缺，住房短缺现象较为严重。

　　住房短缺进一步加剧了房价的上涨。对于那些单身的年轻人来说，想在城市里找到落脚安家之处可谓难上加难。也正因为如此，荷兰无家可归的人数呈持续上升状态。

　　建筑对环境所带来的影响也是不容忽视的。世界观察研究所称，建筑行业每年消耗全球40%的原石、砾石和25%的原生木材，其中大半能源都是，能源。

　　传统房屋建造过程中所浇筑的混凝土是实心的，实际所用的混凝土量远多于建设需要的混凝土量。而生产混凝土的过程中会释放大量的温室气体，加剧了环境恶化。

　　此外，建筑过程中所产生的噪音、空气污染、水污染和光污染扰乱了野生动物的自然昼夜节律，生物多样性急剧减少。国际能源署执行董事Fatih Birol表示，若建筑行业不能实现可持续的发展，其所产生的环境污染将对全人类的生存带来威胁。

　　保护生物多样性，图/unsplash图库授权使用

　　在人口增长、住房短缺、环境恶化的背景下，荷兰人创造性地提出新设想：能否有一种建造方式，既能省时省力，还能缓解环境问题？

　　荷兰人的解决办法是：3D打印。

　　3D住宅，可能吗？

　　用3D技术打印住宅——这个曾经无法想象的事情，在荷兰成为了现实。

　　2016年，荷兰建筑师事务所DUS Architects 在阿姆斯特丹建造了一间由3D技术打印而成的迷你小屋和和一个浴缸。

　　这座3D打印小屋由可持续生物塑料制造，如果有，小屋丧失使用价值，其可持续原材料也可以在粉碎后被打印成全新的设计。

　　设计团队也表示，3D打印技术可用于临时住房建设或灾区救援，造福人类。

　　2018年，荷兰埃因霍温科技大学宣布启动“里程碑项目（Project Milestone）”，计划在五年内采用3D打印技术打印5座可租赁的商业住宅，由荷兰建筑事务所Houben& Van Mierlo Architecten负责3D住宅的设计工作，荷兰政府、承包商Van Wijnen、房地产公司Vesteda、材料制造商Saint Gobain-Weber Beamix和工程公司Witteveen+Bos合作参与项目的开发与落地。

　　2021年4月底，荷兰70岁的Elize Lutz和67岁的Harrie Dekkers成为了荷兰第一批3D打印住宅的租客，这是世界上，基于3D混凝土打印的商业住宅。

　　此前，Lutz曾看过3D打印住宅的设计图纸，当时的他深深地被图纸上童话般的设计所打动。因此，当他在网络上看到该3D打印住宅的出租信息时，便义无反顾地申请成为第一批租客。

　　该住宅坐落于埃因霍温市郊区一片树木繁茂的自然环境中，巨石状的房屋自然地融入其中，与周围环境交相呼应，让租客能够，地与大自然亲密接触，获得心旷神怡的住房体验。

　　房屋总面积达94平方米，包含一个客厅和两个卧室，并配备齐全的家具设施。此外，房屋月租金为800欧元（约合人民币6143元），远低于市场租金均价。对于夫妻来说，无疑是一个足够温馨舒适的经济适用房。

　　房屋由24个3D打印的混凝土构件在异地逐层打印，随后这些构件被卡车运到建筑工地，置于已有的地基上，进一步安装屋顶和窗框。通过暴露在外的墙体，租客能够清晰地看见层层纹理，从中窥见3D打印技术的奇妙原理。

　　埃因霍芬科技大学教授Theo Salet是3D打印领域的一名研究者，他表示，与传统建造相比，3D打印住宅可节省约30%的材料，将水泥的使用量和运输量控制在，水平，降低建造成本，减少对环境的影响。

　　与建筑工人相比，机器在效率和时长上也颇具优势。通过机器无间断地打印，仅仅花费120小时就能建成整座房屋，大大缩短了建筑时间。

　　此外，3D打印具有较高的适应性。在未来，荷兰预计将使用3D技术进行大规模现场房屋建造，以缓解荷兰国内房屋资源短缺问题。

　　同时，由于传统混凝土的形状非常僵硬，房屋形状大多统一，而房屋建造所使用的3D打印机本质上是一个沿着二维轨道移动的在空中的机械喷嘴，建筑师可以根据自己的喜好或住户要求随心设计房屋。

　　3D住宅，你敢住吗？

　　当然，对于即将成为第一批“小白鼠”的Lutz和Dekkers夫妇来说，，的顾虑显然还是安全问题。

　　对于该问题，相关方表示，该3D打印住宅完全符合荷兰的建筑规范要求。

　　3D逐层打印的方式不仅增加了墙壁的坚固性、隔音性和隔热性，还便于建筑团队在施工过程中将无线传感器安装在正确的位置，为租客提供智能化的住房体验感。

　　租客只需点开智能手机应用程序，便可一键对温度、照明和安全系统进行控制。

　　随着3D打印技术在建筑领域应用的可能性和前景逐渐扩大，人们对于安全性的需求也大大增加。

　　一般来说，3D打印建筑多采用复合石料或使用浇灌水泥和混凝土，材质具备一定的稳定性。

　　另外，由于房屋采用整体打印技术，“一体化”的结构方式较为稳定，具备一定的“抗震性”。

　　虽然目前全球范围内并没有针对3D打印建筑的统一业界标准，但可以预见的是，随着美国产品安全认证机构UL制定的评估和审批3D打印建筑的流程和规范框架，3D打印住宅将越来越规范化和市场化，为全球建筑行业提供新的可能与潜力。

　　在追求，和创新上，荷兰人一直走在前列。在建筑、医疗、时装、食物等领域，荷兰用创新精神将许多“不可能”变成了“可能”，制造了许多3D产品。

　　与荷兰3D打印市场的发展相比，中国的3D打印市场起步较晚。

　　2015年，国务院开始实施《中国制造2025》战略规划，计划早日实现制造业转型，在一定程度上推动了3D打印技术的发展。2016年至2020，中国3D打印市场规模从53.8亿元增长至203亿元。

　　由于其低成本、高效率、优质量的特点，3D打印技术逐渐被广泛应用于建筑、航空航天、医疗、汽车等领域。2019年11月，中国建成世界首例原位3D打印双层建筑，标志着原位3D打印技术在建筑领域取得突破性进展。

　　不过，目前来看，在面临气候恶化、资源耗竭等极端危机的当下，3D打印技术仍需要不断借鉴荷兰等国的先进技术，加速从“中国制造”向“中国智造”转变，助力人类实现可持续发展。让我们一起期待3D打印创造的无限可能。