編者按：3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用已越來(lái)越多，它正逐步重塑我們的居住環(huán)境。在全球范圍內(nèi)，尤其是面臨住房問(wèn)題更為緊迫的西方國(guó)家，各國(guó)正加速探索3D打印建造住宅的潛力。本文深入探討了美國(guó)在建筑領(lǐng)域3D打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其領(lǐng)軍企業(yè)，這同時(shí)也為我們探索未來(lái)建筑新途徑提供了參考。

來(lái)源 | Smithsonian

作者 | Jim Morrison

編譯 | 資源庫(kù)

施工速度更快、更清潔、更便宜，但還需要進(jìn)行一些試驗(yàn)和錯(cuò)誤。

圖片來(lái)源：ICON

在一塊狹小的空地上，緊挨著一塊寫有“人類棲息地：3D生活展示”的標(biāo)牌，塞拉·羅馬斯（Sierra Romas）注視著軌道上移動(dòng)的龍門架噴頭，它一層層地噴涂混凝土，總共166層，每層不到一英寸厚——建造她的三居室房子的墻壁。

“看著機(jī)器完成所有工作真是令人震驚，非常超現(xiàn)實(shí)?！币粋€(gè)冬日夜晚，她坐在與兩個(gè)兒子共住的成品房客廳里，這樣說(shuō)道。

這座位于弗吉尼亞州紐波特紐斯的超現(xiàn)實(shí)3D打印房屋，被出售給了Sierra，它為解決日益嚴(yán)峻的經(jīng)濟(jì)適用房問(wèn)題提供了一個(gè)潛在的解決方案，這是國(guó)家低收入住房聯(lián)盟正在解決的問(wèn)題。根據(jù)美國(guó)住房聯(lián)盟的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表示，住房需求已經(jīng)超過(guò)了700萬(wàn)套。

弗吉尼亞州仁人家園半島和大威廉斯堡分會(huì)建造了三座3D打印房屋，圖片來(lái)源：Alquist 3D

混凝土打印的速度更快——Sierra的1300平方英尺住宅的墻壁僅用了約40小時(shí)就建成了。它還比傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)建筑便宜，而木結(jié)構(gòu)建筑在過(guò)去一個(gè)世紀(jì)幾乎未見(jiàn)變化。

Sierra的家是仁人家園半島和大威廉斯堡分會(huì)建造的第三個(gè)房屋。該分會(huì)的首席執(zhí)行官珍妮特·格林（Janet Green）表示，每套房屋的造價(jià)都低于以前。Sierra的房屋打印成本約為21.5萬(wàn)美元，比第一個(gè)項(xiàng)目少了2.5萬(wàn)美元；該地塊并非市住房管理局所管轄。“我們估計(jì)未來(lái)3D打印房屋的最終成本約為18萬(wàn)至19萬(wàn)美元，”她說(shuō)。目前，該地區(qū)同等面積的房屋平均掛牌價(jià)超過(guò)26萬(wàn)美元。

除了速度和可負(fù)擔(dān)性之外，還有其他好處。相比于美國(guó)每年產(chǎn)生約6億噸建筑廢料，3D打印施工更加清潔，因而減少了浪費(fèi)。此外，3D打印的房屋更節(jié)能，因?yàn)榛炷辆哂懈玫母魺嵝阅?，降低了供暖和制冷成本。它們?cè)饣馂?zāi)或爆炸的可能性也大大降低，因此可能會(huì)降低保險(xiǎn)費(fèi)用。打印墻壁和有時(shí)打印地基的自動(dòng)化同時(shí)減少了勞動(dòng)力需求——3D打印機(jī)只需一到兩人操作——這在建筑工人短缺時(shí)尤其重要。

正在建造中的房屋墻壁，圖片來(lái)自：Alquist 3D

打印這三棟Habitat住房的Alquist 3D公司去年在得到市和州政府400萬(wàn)美元激勵(lì)措施的吸引下，將總部從愛(ài)荷華州遷至科羅拉多州格里利。該公司計(jì)劃在那里建造100棟住宅，作為擁有300棟住宅的仁人家園項(xiàng)目的一部分。它還與Aims社區(qū)學(xué)院合作，開(kāi)設(shè)了3D打印課程，以培養(yǎng)擴(kuò)大此技術(shù)影響所需的工人。

由100棟3D打印房屋組成的社區(qū)，圖片來(lái)自：ICON

3D打印建筑市場(chǎng)的最大參與者是位于德克薩斯州的Icon，該公司擁有400多名員工。Icon正在與美國(guó)第二大住宅建筑商Lennar合作，在德克薩斯州奧斯汀郊區(qū)打印100棟包含500個(gè)單元的住宅項(xiàng)目，該項(xiàng)目的建筑結(jié)構(gòu)由Bjarke Ingels Group共同設(shè)計(jì)，以應(yīng)對(duì)那里的住房成本飆升。奧斯汀地區(qū)同等面積的房屋中位價(jià)超過(guò)80萬(wàn)美元，但這些單位目前的價(jià)格在46.9萬(wàn)美元至57.9萬(wàn)美元之間。每座打印房屋的外墻和內(nèi)墻在兩周內(nèi)完成，而傳統(tǒng)裝修則需約六個(gè)月完成。

居民最近搬進(jìn)了首批出售的房屋?！拔覀冿@著節(jié)省了時(shí)間，這當(dāng)然轉(zhuǎn)化為了成本和融資方面的巨大優(yōu)勢(shì)，”Icon的建筑性能和設(shè)計(jì)副總裁Melodie Yashar表示。

ICON負(fù)責(zé)3D打印月球棲息地的渲染圖，圖片來(lái)自：ICON

該公司還打印了軍營(yíng)，并設(shè)定了宏偉的目標(biāo)。它已經(jīng)籌集了超過(guò)4.3億美元的資金，并與NASA簽訂了一份價(jià)值5700萬(wàn)美元的合同，用于開(kāi)發(fā)月球棲息地?！叭绻覀兡芤砸话氲臅r(shí)間和一半的成本建造出性能加倍的房屋，會(huì)怎樣呢？”Icon的首席執(zhí)行官Jason Ballard在2022年的一次會(huì)議上提問(wèn)?！拔覀兡芙鉀Q什么問(wèn)題？我們面前會(huì)出現(xiàn)什么樣的機(jī)會(huì)？”

Icon與位于拉丁美洲的舊金山非盈利建筑住房New Story合作，打印了一個(gè)住房社區(qū)，為墨西哥的極端貧困人口提供援助。

3月份，Icon將宣布名為Initiative 99的全球100萬(wàn)美元競(jìng)賽的獲勝者，該競(jìng)賽旨在為3D打印房屋進(jìn)行設(shè)計(jì)，建造成本為9.9萬(wàn)美元。該公司已收到來(lái)自60個(gè)國(guó)家的數(shù)百份提交材料。為了展示可能性，Icon將在其一個(gè)項(xiàng)目中構(gòu)建一項(xiàng)或多項(xiàng)獲獎(jiǎng)設(shè)計(jì)。

“Initiative 99是我們舉辦的一項(xiàng)全球競(jìng)賽，旨在發(fā)現(xiàn)來(lái)自建筑專業(yè)人士和學(xué)生的關(guān)鍵設(shè)計(jì)，他們可以真正改變和轉(zhuǎn)變迄今為止關(guān)于經(jīng)濟(jì)適用住房的討論，”Yashar說(shuō)。

機(jī)器人3D打印機(jī)Vulcan，圖片來(lái)自：ICON

兩家公司采取了不同的方法。Alquist是一家購(gòu)買或租賃打印機(jī)的建筑公司。Icon是一家與建筑公司合作的制造商，它擁有一種名為Vulcan的專有機(jī)器人機(jī)器和幾種名為L(zhǎng)avacrete的混凝土混合物。Icon還提供了一套指導(dǎo)打印建筑設(shè)計(jì)過(guò)程的軟件。到目前為止，Alquist只打印了直的外墻，而Icon則打印了彎曲的外墻和內(nèi)墻。

對(duì)住房的需求，特別是經(jīng)濟(jì)適用房的需求非常巨大，且已持續(xù)數(shù)十年。2021年，在美國(guó)3143個(gè)縣中有239個(gè)縣（這些地區(qū)的人口稠密，占美國(guó)所有租房者的三分之一）中，超過(guò)一半的租房者面臨“住房成本負(fù)擔(dān)重”，意味著他們將超過(guò)30%的收入用于支付租金。多年來(lái)，單戶住宅的建設(shè)并未顯著增長(zhǎng)；到2023年，預(yù)計(jì)該數(shù)字將比2022年下降9%。全國(guó)房地產(chǎn)經(jīng)紀(jì)人協(xié)會(huì)表示，過(guò)去20年美國(guó)出現(xiàn)了550萬(wàn)套住房短缺。

使用混凝土打印房屋的想法已經(jīng)存在幾十年。它的起源可以追溯到William E. Urschel的“墻體建造機(jī)器”，該機(jī)器于1941年推出，并在三年后獲得了專利。該機(jī)器圍繞中心臂旋轉(zhuǎn)，將混凝土一層層倒入料斗中。不過(guò)這個(gè)想法很快就消失了。

2012年，南加州大學(xué)工程師Berok Khoshnevis在TED演講中提倡機(jī)器人建筑后，這個(gè)想法再次引起了人們的興趣。十多年來(lái)，Khoshnevis一直在研究所謂的“輪廓工藝”。他預(yù)計(jì)這項(xiàng)技術(shù)將在2020年普及，并在2025年用于建造高層建筑。Khoshnevis后來(lái)放棄了這一預(yù)測(cè)，去年告訴《紐約客》雜志，他認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)不會(huì)成為行業(yè)的主流。

位于德克薩斯州喬治城 (Georgetown) 的第一座3D打印住宅，圖片來(lái)自：ICON

Icon于2017年成立，Alquist于2020年成立，其創(chuàng)始人都是充滿熱情和愿景的人，他們堅(jiān)信3D打印有望解決這個(gè)看似棘手的問(wèn)題。Icon的聯(lián)合創(chuàng)始人Ballard大學(xué)畢業(yè)后在無(wú)家可歸者收容所工作，隨后在奧斯汀創(chuàng)立了一家可持續(xù)建筑材料公司。當(dāng)他尋找能從根本上顛覆建筑行業(yè)的東西時(shí)，3D打印贏得了他的心。

Alquist的創(chuàng)始人扎卡里·曼海默（Zachary Mannheimer）大學(xué)主修戲劇，并在紐約布魯克林經(jīng)營(yíng)一個(gè)政治戲劇公司。他夢(mèng)想激勵(lì)持不同觀點(diǎn)的人，但發(fā)現(xiàn)布魯克林的大多數(shù)鄰居都同意他的觀點(diǎn)，因此他搬到了得梅因，創(chuàng)建了一個(gè)文化中心——得梅因社交俱樂(lè)部，然后擴(kuò)展到創(chuàng)意場(chǎng)所營(yíng)造和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。他在整個(gè)中西部較小社區(qū)的發(fā)展中發(fā)現(xiàn)，“但無(wú)論我們走到哪里，每年的第一大問(wèn)題都是住房?！彼f(shuō)，“無(wú)論我們是否創(chuàng)造了一個(gè)很酷的劇院或文化中心，甚至為他們提供了兒童保育資金，這都不重要。如果他們沒(méi)有地方住，那一切都毫無(wú)意義。因此，我們開(kāi)始探索解決住房問(wèn)題的方法。2016年，我發(fā)現(xiàn)了3D打印房屋并對(duì)其著迷?！?br />
Icon的Yashar和Alquist的Mannheimer都清楚這項(xiàng)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)?！叭藗冋娴暮芟脒M(jìn)入3D世界，因?yàn)樗葌鹘y(tǒng)建筑省錢，”Mannheimer說(shuō)?！拔覀兿嘈潘罱K會(huì)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在，它并沒(méi)有解決任何戲劇性的問(wèn)題。”

降低成本的關(guān)鍵是擴(kuò)大施工規(guī)模。Yashar表示：“與傳統(tǒng)的建筑方式和方法相比，3D打印的建造成本大約要便宜10%到30%?！彼a(bǔ)充說(shuō)，工地上建造的建筑越多，節(jié)省的費(fèi)用就越多。節(jié)省的時(shí)間（僅需兩周就可以打印墻壁）也轉(zhuǎn)化為融資方面的增值。

ICON在奧斯汀出售的第一套房屋，圖片來(lái)自：ICON

“通過(guò)利用這項(xiàng)技術(shù)的成本優(yōu)化和時(shí)間優(yōu)化，我們實(shí)際上可以減輕我們所認(rèn)為的全球住房危機(jī)，”她補(bǔ)充說(shuō)。Yashar表示，為了使這項(xiàng)技術(shù)更加強(qiáng)大和更具吸引力，Icon設(shè)有一個(gè)研究和設(shè)計(jì)部門，致力于開(kāi)發(fā)不同的系統(tǒng)，以便在不同的氣候下進(jìn)行打印，同時(shí)還制定了一個(gè)測(cè)試墻體對(duì)抗龍卷風(fēng)、颶風(fēng)和風(fēng)暴的彈性的程序。

Mannheimer還表示，混凝土材料的成本需要降低以節(jié)省成本?！拔覀儽仨毞艞夁@種做法，將材料本地化，并使其更環(huán)保、對(duì)環(huán)境更友好，”他補(bǔ)充道。盡管3D打印只需要一到兩個(gè)人在現(xiàn)場(chǎng)，但數(shù)千名工人需要接受技術(shù)培訓(xùn)。

“我們?cè)诿绹?guó)進(jìn)行3D打印才大約五年。它還很新。沒(méi)有人能做到完美，”Mannheimer說(shuō)?！懊看挝覀冞@樣做都是一個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程。我懷疑這一點(diǎn)在未來(lái)20年內(nèi)都不會(huì)改變?！?br />
弗吉尼亞理工大學(xué)弗吉尼亞住房研究中心主任安德魯·麥考伊（Andrew McCoy）參與了弗吉尼亞州的三棟Habitat住宅項(xiàng)目，此前他發(fā)表的一項(xiàng)研究顯示，該州需要27.5萬(wàn)套新住宅，但每年只建造2萬(wàn)套。

McCoy表示，市場(chǎng)狀況為3D打印提供了機(jī)會(huì)。“我們處于一個(gè)獨(dú)特的位置，目前借錢的成本很高。我們很難找到勞動(dòng)力。當(dāng)我們找到時(shí)，我們必須培訓(xùn)他們并讓他們加快速度，”他說(shuō)。“材料成本確實(shí)很高。從我們開(kāi)始工作到讓客戶進(jìn)入大樓的時(shí)間長(zhǎng)度已經(jīng)延長(zhǎng)。所有這些都非常適合這樣的技術(shù)?！?br />
McCoy指出，需要說(shuō)服建筑行業(yè)改變一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)建造房屋的方式。他不想向建筑公司提供混凝土打印機(jī)作為最終解決方案，而是想讓他們參與產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，以滿足他們的需求?！八麄冎浪麄兪峭ㄟ^(guò)什么途徑來(lái)到這里的，”他解釋說(shuō)。“到目前為止已經(jīng)很成功了——為什么要改變呢？所以，我們想進(jìn)去說(shuō)，‘看，讓我們把這個(gè)放在你面前。你會(huì)如何使用它？你想如何使用它？’”

如果問(wèn)支持者這一過(guò)程何時(shí)會(huì)得到廣泛應(yīng)用，答案是幾年，從2到20年不等。McCoy表示，與Lennar合作在德克薩斯州開(kāi)展的Icon項(xiàng)目可以向建筑商展示這種方式。但他也不相信3D混凝土打印是未來(lái)。未來(lái)可能是一個(gè)組合，包括建筑部件的3D金屬和塑料打印，這也將節(jié)省時(shí)間和金錢，并且更容易獲得。

目前的技術(shù)——木結(jié)構(gòu)房屋——已經(jīng)發(fā)展了一個(gè)多世紀(jì)。McCoy說(shuō)，給3D打印時(shí)間。“出于某種原因，我們希望這些東西開(kāi)箱即用，立即為每個(gè)人賺錢，但事實(shí)并非如此，”他補(bǔ)充道。

Mighty Buildings制作的3D打印示范房屋，圖片來(lái)自：Mighty Buildings

Mighty Buildings是一家正在探索打印家居組件的公司，該公司獲得了勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和仁人家園500萬(wàn)美元的撥款，用于在舊金山灣區(qū)開(kāi)發(fā)可持續(xù)且經(jīng)濟(jì)適用的住房。該公司還在加州的幾個(gè)社區(qū)建造凈零能耗住宅。該公司已籌集1.5億美元資金，提供一套3D打印墻板、門、窗和屋頂部件，可在四天內(nèi)組裝完畢。

“對(duì)開(kāi)發(fā)商來(lái)說(shuō)，一大好處是我們縮短了他們支付建筑貸款利息的時(shí)間，”該公司創(chuàng)始人之一阿列克謝·杜波夫（Alexey Dubov）表示。其過(guò)程還解決了氣候危機(jī)。Mighty Buildings的合成石材料使用回收玻璃，其建造的高度隔熱的房屋以及屋頂上的太陽(yáng)能電池板意味著它們可以產(chǎn)生與使用一樣多的能源。

建筑用3D打印會(huì)獲得廣泛接受嗎？Mannheimer持謹(jǐn)慎樂(lè)觀的態(tài)度。“解決住房問(wèn)題有兩個(gè)答案。一是：公司應(yīng)該向員工支付更高的工資，以承受不斷上漲的成本，當(dāng)然，這是我們無(wú)法控制的，”他說(shuō)?！盎蛘呶覀儽仨毥档土鞒讨胁牧系某杀??；蛘咦詈脙烧呒娑兄?。這是唯一的解決辦法。所以，我認(rèn)為3D打印將在未來(lái)幾年內(nèi)幫助我們實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。但我們還需要經(jīng)歷更多的嘗試和錯(cuò)誤。”

編者按：3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用已越來(lái)越多，它正逐步重塑我們的居住環(huán)境。在全球范圍內(nèi)，尤其是面臨住房問(wèn)題更為緊迫的西方國(guó)家，各國(guó)正加速探索3D打印建造住宅的潛力。本文深入探討了美國(guó)在建筑領(lǐng)域3D打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其領(lǐng)軍企業(yè)，這同時(shí)也為我們探索未來(lái)建筑新途徑提供了參考。

來(lái)源 | Smithsonian

作者 | Jim Morrison

編譯 | 資源庫(kù)

施工速度更快、更清潔、更便宜，但還需要進(jìn)行一些試驗(yàn)和錯(cuò)誤。

圖片來(lái)源：ICON

在一塊狹小的空地上，緊挨著一塊寫有“人類棲息地：3D生活展示”的標(biāo)牌，塞拉·羅馬斯（Sierra Romas）注視著軌道上移動(dòng)的龍門架噴頭，它一層層地噴涂混凝土，總共166層，每層不到一英寸厚——建造她的三居室房子的墻壁。

“看著機(jī)器完成所有工作真是令人震驚，非常超現(xiàn)實(shí)?！币粋€(gè)冬日夜晚，她坐在與兩個(gè)兒子共住的成品房客廳里，這樣說(shuō)道。

這座位于弗吉尼亞州紐波特紐斯的超現(xiàn)實(shí)3D打印房屋，被出售給了Sierra，它為解決日益嚴(yán)峻的經(jīng)濟(jì)適用房問(wèn)題提供了一個(gè)潛在的解決方案，這是國(guó)家低收入住房聯(lián)盟正在解決的問(wèn)題。根據(jù)美國(guó)住房聯(lián)盟的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表示，住房需求已經(jīng)超過(guò)了700萬(wàn)套。

弗吉尼亞州仁人家園半島和大威廉斯堡分會(huì)建造了三座3D打印房屋，圖片來(lái)源：Alquist 3D

混凝土打印的速度更快——Sierra的1300平方英尺住宅的墻壁僅用了約40小時(shí)就建成了。它還比傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)建筑便宜，而木結(jié)構(gòu)建筑在過(guò)去一個(gè)世紀(jì)幾乎未見(jiàn)變化。

Sierra的家是仁人家園半島和大威廉斯堡分會(huì)建造的第三個(gè)房屋。該分會(huì)的首席執(zhí)行官珍妮特·格林（Janet Green）表示，每套房屋的造價(jià)都低于以前。Sierra的房屋打印成本約為21.5萬(wàn)美元，比第一個(gè)項(xiàng)目少了2.5萬(wàn)美元；該地塊并非市住房管理局所管轄。“我們估計(jì)未來(lái)3D打印房屋的最終成本約為18萬(wàn)至19萬(wàn)美元，”她說(shuō)。目前，該地區(qū)同等面積的房屋平均掛牌價(jià)超過(guò)26萬(wàn)美元。

除了速度和可負(fù)擔(dān)性之外，還有其他好處。相比于美國(guó)每年產(chǎn)生約6億噸建筑廢料，3D打印施工更加清潔，因而減少了浪費(fèi)。此外，3D打印的房屋更節(jié)能，因?yàn)榛炷辆哂懈玫母魺嵝阅?，降低了供暖和制冷成本。它們?cè)饣馂?zāi)或爆炸的可能性也大大降低，因此可能會(huì)降低保險(xiǎn)費(fèi)用。打印墻壁和有時(shí)打印地基的自動(dòng)化同時(shí)減少了勞動(dòng)力需求——3D打印機(jī)只需一到兩人操作——這在建筑工人短缺時(shí)尤其重要。

正在建造中的房屋墻壁，圖片來(lái)自：Alquist 3D

打印這三棟Habitat住房的Alquist 3D公司去年在得到市和州政府400萬(wàn)美元激勵(lì)措施的吸引下，將總部從愛(ài)荷華州遷至科羅拉多州格里利。該公司計(jì)劃在那里建造100棟住宅，作為擁有300棟住宅的仁人家園項(xiàng)目的一部分。它還與Aims社區(qū)學(xué)院合作，開(kāi)設(shè)了3D打印課程，以培養(yǎng)擴(kuò)大此技術(shù)影響所需的工人。

由100棟3D打印房屋組成的社區(qū)，圖片來(lái)自：ICON

3D打印建筑市場(chǎng)的最大參與者是位于德克薩斯州的Icon，該公司擁有400多名員工。Icon正在與美國(guó)第二大住宅建筑商Lennar合作，在德克薩斯州奧斯汀郊區(qū)打印100棟包含500個(gè)單元的住宅項(xiàng)目，該項(xiàng)目的建筑結(jié)構(gòu)由Bjarke Ingels Group共同設(shè)計(jì)，以應(yīng)對(duì)那里的住房成本飆升。奧斯汀地區(qū)同等面積的房屋中位價(jià)超過(guò)80萬(wàn)美元，但這些單位目前的價(jià)格在46.9萬(wàn)美元至57.9萬(wàn)美元之間。每座打印房屋的外墻和內(nèi)墻在兩周內(nèi)完成，而傳統(tǒng)裝修則需約六個(gè)月完成。

居民最近搬進(jìn)了首批出售的房屋?！拔覀冿@著節(jié)省了時(shí)間，這當(dāng)然轉(zhuǎn)化為了成本和融資方面的巨大優(yōu)勢(shì)，”Icon的建筑性能和設(shè)計(jì)副總裁Melodie Yashar表示。

ICON負(fù)責(zé)3D打印月球棲息地的渲染圖，圖片來(lái)自：ICON

該公司還打印了軍營(yíng)，并設(shè)定了宏偉的目標(biāo)。它已經(jīng)籌集了超過(guò)4.3億美元的資金，并與NASA簽訂了一份價(jià)值5700萬(wàn)美元的合同，用于開(kāi)發(fā)月球棲息地?！叭绻覀兡芤砸话氲臅r(shí)間和一半的成本建造出性能加倍的房屋，會(huì)怎樣呢？”Icon的首席執(zhí)行官Jason Ballard在2022年的一次會(huì)議上提問(wèn)?！拔覀兡芙鉀Q什么問(wèn)題？我們面前會(huì)出現(xiàn)什么樣的機(jī)會(huì)？”

Icon與位于拉丁美洲的舊金山非盈利建筑住房New Story合作，打印了一個(gè)住房社區(qū)，為墨西哥的極端貧困人口提供援助。

3月份，Icon將宣布名為Initiative 99的全球100萬(wàn)美元競(jìng)賽的獲勝者，該競(jìng)賽旨在為3D打印房屋進(jìn)行設(shè)計(jì)，建造成本為9.9萬(wàn)美元。該公司已收到來(lái)自60個(gè)國(guó)家的數(shù)百份提交材料。為了展示可能性，Icon將在其一個(gè)項(xiàng)目中構(gòu)建一項(xiàng)或多項(xiàng)獲獎(jiǎng)設(shè)計(jì)。

“Initiative 99是我們舉辦的一項(xiàng)全球競(jìng)賽，旨在發(fā)現(xiàn)來(lái)自建筑專業(yè)人士和學(xué)生的關(guān)鍵設(shè)計(jì)，他們可以真正改變和轉(zhuǎn)變迄今為止關(guān)于經(jīng)濟(jì)適用住房的討論，”Yashar說(shuō)。

機(jī)器人3D打印機(jī)Vulcan，圖片來(lái)自：ICON

兩家公司采取了不同的方法。Alquist是一家購(gòu)買或租賃打印機(jī)的建筑公司。Icon是一家與建筑公司合作的制造商，它擁有一種名為Vulcan的專有機(jī)器人機(jī)器和幾種名為L(zhǎng)avacrete的混凝土混合物。Icon還提供了一套指導(dǎo)打印建筑設(shè)計(jì)過(guò)程的軟件。到目前為止，Alquist只打印了直的外墻，而Icon則打印了彎曲的外墻和內(nèi)墻。

對(duì)住房的需求，特別是經(jīng)濟(jì)適用房的需求非常巨大，且已持續(xù)數(shù)十年。2021年，在美國(guó)3143個(gè)縣中有239個(gè)縣（這些地區(qū)的人口稠密，占美國(guó)所有租房者的三分之一）中，超過(guò)一半的租房者面臨“住房成本負(fù)擔(dān)重”，意味著他們將超過(guò)30%的收入用于支付租金。多年來(lái)，單戶住宅的建設(shè)并未顯著增長(zhǎng)；到2023年，預(yù)計(jì)該數(shù)字將比2022年下降9%。全國(guó)房地產(chǎn)經(jīng)紀(jì)人協(xié)會(huì)表示，過(guò)去20年美國(guó)出現(xiàn)了550萬(wàn)套住房短缺。

使用混凝土打印房屋的想法已經(jīng)存在幾十年。它的起源可以追溯到William E. Urschel的“墻體建造機(jī)器”，該機(jī)器于1941年推出，并在三年后獲得了專利。該機(jī)器圍繞中心臂旋轉(zhuǎn)，將混凝土一層層倒入料斗中。不過(guò)這個(gè)想法很快就消失了。

2012年，南加州大學(xué)工程師Berok Khoshnevis在TED演講中提倡機(jī)器人建筑后，這個(gè)想法再次引起了人們的興趣。十多年來(lái)，Khoshnevis一直在研究所謂的“輪廓工藝”。他預(yù)計(jì)這項(xiàng)技術(shù)將在2020年普及，并在2025年用于建造高層建筑。Khoshnevis后來(lái)放棄了這一預(yù)測(cè)，去年告訴《紐約客》雜志，他認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)不會(huì)成為行業(yè)的主流。

位于德克薩斯州喬治城 (Georgetown) 的第一座3D打印住宅，圖片來(lái)自：ICON

Icon于2017年成立，Alquist于2020年成立，其創(chuàng)始人都是充滿熱情和愿景的人，他們堅(jiān)信3D打印有望解決這個(gè)看似棘手的問(wèn)題。Icon的聯(lián)合創(chuàng)始人Ballard大學(xué)畢業(yè)后在無(wú)家可歸者收容所工作，隨后在奧斯汀創(chuàng)立了一家可持續(xù)建筑材料公司。當(dāng)他尋找能從根本上顛覆建筑行業(yè)的東西時(shí)，3D打印贏得了他的心。

Alquist的創(chuàng)始人扎卡里·曼海默（Zachary Mannheimer）大學(xué)主修戲劇，并在紐約布魯克林經(jīng)營(yíng)一個(gè)政治戲劇公司。他夢(mèng)想激勵(lì)持不同觀點(diǎn)的人，但發(fā)現(xiàn)布魯克林的大多數(shù)鄰居都同意他的觀點(diǎn)，因此他搬到了得梅因，創(chuàng)建了一個(gè)文化中心——得梅因社交俱樂(lè)部，然后擴(kuò)展到創(chuàng)意場(chǎng)所營(yíng)造和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。他在整個(gè)中西部較小社區(qū)的發(fā)展中發(fā)現(xiàn)，“但無(wú)論我們走到哪里，每年的第一大問(wèn)題都是住房?！彼f(shuō)，“無(wú)論我們是否創(chuàng)造了一個(gè)很酷的劇院或文化中心，甚至為他們提供了兒童保育資金，這都不重要。如果他們沒(méi)有地方住，那一切都毫無(wú)意義。因此，我們開(kāi)始探索解決住房問(wèn)題的方法。2016年，我發(fā)現(xiàn)了3D打印房屋并對(duì)其著迷?！?br />
Icon的Yashar和Alquist的Mannheimer都清楚這項(xiàng)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)?！叭藗冋娴暮芟脒M(jìn)入3D世界，因?yàn)樗葌鹘y(tǒng)建筑省錢，”Mannheimer說(shuō)?！拔覀兿嘈潘罱K會(huì)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在，它并沒(méi)有解決任何戲劇性的問(wèn)題。”

降低成本的關(guān)鍵是擴(kuò)大施工規(guī)模。Yashar表示：“與傳統(tǒng)的建筑方式和方法相比，3D打印的建造成本大約要便宜10%到30%?！彼a(bǔ)充說(shuō)，工地上建造的建筑越多，節(jié)省的費(fèi)用就越多。節(jié)省的時(shí)間（僅需兩周就可以打印墻壁）也轉(zhuǎn)化為融資方面的增值。

ICON在奧斯汀出售的第一套房屋，圖片來(lái)自：ICON

“通過(guò)利用這項(xiàng)技術(shù)的成本優(yōu)化和時(shí)間優(yōu)化，我們實(shí)際上可以減輕我們所認(rèn)為的全球住房危機(jī)，”她補(bǔ)充說(shuō)。Yashar表示，為了使這項(xiàng)技術(shù)更加強(qiáng)大和更具吸引力，Icon設(shè)有一個(gè)研究和設(shè)計(jì)部門，致力于開(kāi)發(fā)不同的系統(tǒng)，以便在不同的氣候下進(jìn)行打印，同時(shí)還制定了一個(gè)測(cè)試墻體對(duì)抗龍卷風(fēng)、颶風(fēng)和風(fēng)暴的彈性的程序。

Mannheimer還表示，混凝土材料的成本需要降低以節(jié)省成本?！拔覀儽仨毞艞夁@種做法，將材料本地化，并使其更環(huán)保、對(duì)環(huán)境更友好，”他補(bǔ)充道。盡管3D打印只需要一到兩個(gè)人在現(xiàn)場(chǎng)，但數(shù)千名工人需要接受技術(shù)培訓(xùn)。

“我們?cè)诿绹?guó)進(jìn)行3D打印才大約五年。它還很新。沒(méi)有人能做到完美，”Mannheimer說(shuō)?！懊看挝覀冞@樣做都是一個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程。我懷疑這一點(diǎn)在未來(lái)20年內(nèi)都不會(huì)改變?！?br />
弗吉尼亞理工大學(xué)弗吉尼亞住房研究中心主任安德魯·麥考伊（Andrew McCoy）參與了弗吉尼亞州的三棟Habitat住宅項(xiàng)目，此前他發(fā)表的一項(xiàng)研究顯示，該州需要27.5萬(wàn)套新住宅，但每年只建造2萬(wàn)套。

McCoy表示，市場(chǎng)狀況為3D打印提供了機(jī)會(huì)。“我們處于一個(gè)獨(dú)特的位置，目前借錢的成本很高。我們很難找到勞動(dòng)力。當(dāng)我們找到時(shí)，我們必須培訓(xùn)他們并讓他們加快速度，”他說(shuō)。“材料成本確實(shí)很高。從我們開(kāi)始工作到讓客戶進(jìn)入大樓的時(shí)間長(zhǎng)度已經(jīng)延長(zhǎng)。所有這些都非常適合這樣的技術(shù)?！?br />
McCoy指出，需要說(shuō)服建筑行業(yè)改變一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)建造房屋的方式。他不想向建筑公司提供混凝土打印機(jī)作為最終解決方案，而是想讓他們參與產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，以滿足他們的需求?！八麄冎浪麄兪峭ㄟ^(guò)什么途徑來(lái)到這里的，”他解釋說(shuō)。“到目前為止已經(jīng)很成功了——為什么要改變呢？所以，我們想進(jìn)去說(shuō)，‘看，讓我們把這個(gè)放在你面前。你會(huì)如何使用它？你想如何使用它？’”

如果問(wèn)支持者這一過(guò)程何時(shí)會(huì)得到廣泛應(yīng)用，答案是幾年，從2到20年不等。McCoy表示，與Lennar合作在德克薩斯州開(kāi)展的Icon項(xiàng)目可以向建筑商展示這種方式。但他也不相信3D混凝土打印是未來(lái)。未來(lái)可能是一個(gè)組合，包括建筑部件的3D金屬和塑料打印，這也將節(jié)省時(shí)間和金錢，并且更容易獲得。

目前的技術(shù)——木結(jié)構(gòu)房屋——已經(jīng)發(fā)展了一個(gè)多世紀(jì)。McCoy說(shuō)，給3D打印時(shí)間。“出于某種原因，我們希望這些東西開(kāi)箱即用，立即為每個(gè)人賺錢，但事實(shí)并非如此，”他補(bǔ)充道。

Mighty Buildings制作的3D打印示范房屋，圖片來(lái)自：Mighty Buildings

Mighty Buildings是一家正在探索打印家居組件的公司，該公司獲得了勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和仁人家園500萬(wàn)美元的撥款，用于在舊金山灣區(qū)開(kāi)發(fā)可持續(xù)且經(jīng)濟(jì)適用的住房。該公司還在加州的幾個(gè)社區(qū)建造凈零能耗住宅。該公司已籌集1.5億美元資金，提供一套3D打印墻板、門、窗和屋頂部件，可在四天內(nèi)組裝完畢。

“對(duì)開(kāi)發(fā)商來(lái)說(shuō)，一大好處是我們縮短了他們支付建筑貸款利息的時(shí)間，”該公司創(chuàng)始人之一阿列克謝·杜波夫（Alexey Dubov）表示。其過(guò)程還解決了氣候危機(jī)。Mighty Buildings的合成石材料使用回收玻璃，其建造的高度隔熱的房屋以及屋頂上的太陽(yáng)能電池板意味著它們可以產(chǎn)生與使用一樣多的能源。

建筑用3D打印會(huì)獲得廣泛接受嗎？Mannheimer持謹(jǐn)慎樂(lè)觀的態(tài)度。“解決住房問(wèn)題有兩個(gè)答案。一是：公司應(yīng)該向員工支付更高的工資，以承受不斷上漲的成本，當(dāng)然，這是我們無(wú)法控制的，”他說(shuō)?！盎蛘呶覀儽仨毥档土鞒讨胁牧系某杀??；蛘咦詈脙烧呒娑兄?。這是唯一的解決辦法。所以，我認(rèn)為3D打印將在未來(lái)幾年內(nèi)幫助我們實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。但我們還需要經(jīng)歷更多的嘗試和錯(cuò)誤。”