房地产开发课程论文:3D打印房屋.docx
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重庆科技学院
《房地产开发》
课程论文
题目3D打印房屋
学院建筑工程学院
专业工程管理2012-01
学号2014520433
姓名陈柯言
指导教师廖玉娟
评分____________________
2015年5月17日
3D打印房屋
姓名:
陈柯言专业班级:
工程管理2012-01学号:
2014520433
摘要:
从古至今建筑的不断进化诞生了无数巧夺天工的产物。
从第一次世界大战后进入的现代建筑时期,现代强调建筑要随时代而发展,现代建筑应同工业化社会相适应,坚决摆脱过时的建筑样式的束缚,放手创造新的建筑风格。
但在21世纪,科技进步日新月异,那与时俱进的现代建筑是否能跟上节奏,进化成——超现代建筑呢?
房屋除了遮风避雨还能否开发出其他不同寻常的功能?
3D打印技术出现在上世纪90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等方式实现快速成型的技术。
它与普通打印机工作原理基本相同,打印机内装有粉末状金属或塑料等可粘合材料,与电脑连接后,通过一层又一层的多层打印方式,最终把计算机上的蓝图变成实物。
建筑的进步离不开科技,而3D打印技术似乎正是建筑进化的一个契机,本文了解了分析3D打印技术的发展情况,讲述了3D打印房屋的可行性和利弊。
关键词:
建筑进化3D打印机3D打印房屋
0引言:
提起现代建筑,我的脑海就不由得浮现起一片片钢铁丛林、擎天巨兽。
水、土、石、砂、钢筋——构成了我们的城市我们的家。
追忆往昔,我怀念那河姆渡时期人类在长江下游创造的木构干阑式住宅,我惊叹那由一代始皇耗费举国之力砌成的万里长城,我赞美那位于世界屋脊上的明珠布达拉宫,我喜爱那曲院风荷小桥流水温婉如诗的江南园林。
现代建筑成型已久,而我们是否可以利用现代科技进行创新,留下能和我们历史上那一颗颗璀璨明珠媲美的珍宝?
山因风雨而朗润,建筑因人类的而发展繁荣。
如果新欣技术3D打印碰撞上我们的现代建筑,这会给我们带来怎么样的惊喜呢?
擦出的火花会不会引领未来数年的建筑发展走向?
我盼望着这一设想在不久的将来可以得到很好的实现。
1建筑
1.1建筑的发展
土木工程的发展经历了三个阶段:
古代、近代、现代。
六七千年前,人类从树上下来,从天然洞中出来,公元前5000年-17世纪中叶,是古代建筑为主的时代。
其主要结构形式有木结构、石结构和砖结构。
典型代表有古罗马斗兽场、万里长城、埃及金字塔等无数瑰宝。
近代建筑是在17世纪中叶到第一次世界大战时期中蓬勃发展,它大致分为居住建筑、工业建筑和公共建筑三大类。
其中居住建筑是近代农村、集镇、中小城市和大城市的旧城区,仍然采取传统的住宅形式。
新的居住建筑类型主要集中在通都大邑的部分地区。
这种新的住宅有度户型、联户型和多户型等基本形态。
工业建筑大体又可分为三种类型:
木构架厂房、砖木混合结构厂房、钢结构和钢筋混凝土结构厂房。
近代各种类型的公共建筑主要有行政建筑和会堂建筑、金融建筑和交通建筑、文化教育建筑、商业服务建筑。
一次大战之后,以格罗皮乌斯及其同事在包豪斯的教学和设计实践为标志,并以勒·柯布西耶在法国的建筑活动为另一标志,在德国、法国、荷兰乃至俄国,先锋派们的建筑设计实验导致各种现代建筑成果层出不穷,1925年前后,现代建筑运动已达到蓬勃发展的势头,并经此席卷整个欧洲,同时逐渐影响世界各地,包括亚洲半封建半殖民地国家——中国。
1.2建筑发展的瓶颈
1.2.1供求矛盾是市场经济中的基本矛盾,也是当前建筑业发展中的主要矛盾。
1.2.2产能过剩的背后隐藏着不规范市场的种种弊端。
1.2.3政府职能改革滞后,既滋长了建筑市场的各种弊端,又加剧了市场的供需矛盾。
1.2.4技术创新的相对滞后阻碍了建筑的发展速度。
1.2.5房子除了供人们日常居住,是否还能开发出其他的作用和新型的模式?
1.3现代建筑的缺点
1.3.1从古至今,精美繁复的建筑大都是一个庞大的体系。
特别是现代建筑,复杂的钢筋结构、地基,短且数月、长则经年的工期,都是建立在消耗无数人力物力之上。
1.3.2现代建筑大都是采用钢筋混凝土修筑高层建筑,人工需求量大容易造成安全。
1.3.3由于发展建筑物不断更替,有些房屋不到10年就被拆除,造成大笔资源耗费。
1.3.4建筑行业逐渐成为城市的主要污染源之一,其污染范围在不断扩大。
目前,在国内建筑施工中,常见的环境污染问题主要有:
噪音污染、粉尘污染、水污染、光污染、有毒有害废弃物污染等。
23D打印房屋
2.1何为3D打印技术
3D打印,即快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
房子、器官、汽车、衣服、机器人……你能想象这些东西都可以打印出来吗?
3D打印的概念起源于19世纪末的美国,近几年逐渐大热,中国物联网校企联盟称它为“上上个世纪的思想,上个世纪的技术,这个世纪的市场”。
此前,部件设计完全依赖于生产工艺能否实现,而3D打印技术的出现,将颠覆这一生产思路,任何复杂形状的设计均可以通过3D打印机来实现。
3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。
常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零部件。
该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车,航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用
2.23D打印房屋原理和制作方法
3D打印房屋是将房屋构件,如梁,墙板等转化为3D数据,然后根据这些数据进行逐层分切打印。
说得简单一点,3D打印是断层扫描的逆过程,断层扫描是把某个东西“切”成无数叠加的片,3D打印则是一片一片地打印,然后叠加到一起,成为一个立体物体。
只是3D打印机使用的打印材料是特制的粉末而非普通的墨粉或墨汁。
这些粉末在打印过程中会被一种特制的胶水逐层黏合、固化,并不断叠加,最终形成一个完整的立体物品。
恩里科?
迪尼发明的打印机使用的材料是沙子。
当打印机开始工作时,它的上千个喷嘴会同时喷出沙子和一种镁基胶。
这种特制的胶水会将沙子黏成像岩石一样坚固的固体,并形成特定的形状。
该工艺由一个巨型的三维挤出机械构成。
在”轮廊工艺“系统的挤压头上使用齿轮传动装置来为房屋创建基础和墙壁。
它的原理跟多年前使用泥造砖极戎相似,建成的建筑能够抵挡地震和其他自然灾害。
2.3已有3D打印房屋成果
2.3.1首个3D打印房屋概念
2013年2月,英国伦敦SoftkillDesign建筑设计工作室首次建立了一个3D打印房屋概念,3D打印房屋需要用尼龙搭扣或者像钮扣一样的扣合件起到固定作用,同时借助传统建造技术。
这一设计概念是2012年10月在3D打印展上提出的,它并非采用固体墙壁建造,而是在骨骼基础上建造纤维尼龙结构。
它被命名为“打印房屋2.0”,采用相同的极简抽象派工艺,使用足够的塑料来保证结构的完整性。
这种3D打印房屋概念将是房屋建造的革命性改变,甚至能够最终解决英国住房危机。
2.3.2世界上首栋3D打印建筑
JanjaapRuijssenaars就职于阿姆斯特丹宇宙建筑(UniverseArchitecture),最近计划参加欧洲空间设计大赛,他希望建造一个爱尔兰海岸的观景建筑。
JanjaapRuijssenaars和RinusRoelofs一起设计了莫比乌斯带型的新颖房屋结构,并把它命名为“风景之家”。
这个新颖的建筑有6×9米大,整体使用3D打印制造。
由于3D打印所用的沙石强度不是很理想,JanjaapRuijssenaars决定使用钢筋混凝土加强建筑的骨架,让“风景之家”和普通建筑一样坚固耐用。
2.3.3二十四小时打造出一栋234平米的房子
最新研发出的“轮廓工艺”3D打印技术,24小时内就可以印出大约232平方米的两层楼房子,只要一个按键就可以操控机械打印出房子。
由于大大节约了建筑时间和建筑成本,该技术让人类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”。
据“轮廓工艺”项目负责人、南加州大学教授比赫洛克·霍什内维斯介绍,“轮廓工艺”其实就是一个超级打印机器人,其外形像一台悬停于建筑物之上的桥式起重机,两边是轨道,而中间的横梁则是“打印头”,横梁可以上下前后移动,进行X轴和Y轴的打印工作,然后一层层地将房子打印出来
33D打印房屋技术的优缺点
3.1先说其利
3D打印房屋的优点大致可以归纳为这么几类:
安全系数好、速度快、精度高、保护环境。
3.1.1安全系数好:
不需要砖瓦、木材、脚手架和施工队,用这种方式建造房屋,不会发生任何安全事故,而且会依据强大的几何计算、采用坚固的材料,来保证几年到更多的时间内,房子不会有质量问题。
3.1.2速度快:
3D打印技术可以在1天内利用3D打印机建造几栋简单的楼房,而且其强度和使用年限大于钢筋混凝土。
3.1.3精度高:
可以听从电脑程序打印完一层自动爬上另一层,非常有次序,甚至比人工的更加准确,一砖一瓦都不会遗漏,所以这保证了它的稳定性。
3.1.4保护环境:
回收利用建筑垃圾,且不产生新的建筑垃圾。
土地不会尘土飞扬,使环境空气质量好。
3.2再说其弊
3.2.1技术和材料缺陷:
目前,可供3D打印的材料有300多种,多为石膏、塑料、可粘结的粉末颗粒、树脂等,制造精度、复杂性、强度等难以达到较高要求,主要应用于模型、玩具等产品领域。
对于金属材料来说,如果液化打印则难以成型,采用粉末冶金方式,除高温还需高压,技术难度很高,因此,诸多金属材料在短期很难实际应用。
而且3D打印的“油墨”构成主要是高标号水泥和玻璃纤维。
在一些国家禁止建筑大量使用玻璃纤维,因为玻璃纤维会影响人体呼吸系统。
“油墨”的承载力强度、耐久性等各项指标是否符合标准,还有待专家部门的权威检测和认证。
3.2.2打印成本问题:
价格是制约3D打印普及应用的另一个因素。
中低端机器主要采用聚合物成型材料,面向个人消费者设计需要,可打印眼镜框、样板房和玩具等小型物件,以美国Makerbot为代表的个人3D打印机售价在2000美元左右。
高端机器采用聚合物、金属和陶瓷等材料,主要用于原型制造和大型结构件直接制造,售价在20万~200万美元之间。
可见,无论面向个人还是专业机构,当前3D打印机的价格还是非常昂贵的,而主要用于模型制造的有限价值使得设备需求量难有爆发性增长。
3.2.3土地占用问题:
我国土地资源有限,每一寸土地使用都有严格的规定,并且其只可远观的价格能容的下3D打印出来的房子吗?
3D打印公司不比传统的房地产阔绰,说拿地皮就拿几个亿出来,然后最终把这部分你成本转移到消费者身上。
这样商业模式3D打印公司能够效仿吗?
显然不可能,那么打印出来的房子不成了空中楼阁或是违章建筑。
4展望与总结
随着时间的洪流,3D打印房屋不过是未来的房地产产品开发模式中的小小一瓢,作为国民经济支柱产业的房地产业,应对其进行科学、有效、高速的发展,绿色建筑,低碳建筑,养老地产,物流地产,一切皆有可能。
参考文献
[1](美),胡迪·利普森,(HodLipson),梅尔芭·库曼,(MelbaKurman)著赛迪研究院专家组译
3D打印:
从想象到现实[M],中信出版社,2013(04)
[2]古丽萍.蓄势待发的3D打印机及其发展[J].数码印刷,2011(10)
[3]袁新华.中外建筑史[M].北京高等教育出版社,2009(09)
[4]模具材料网.3D打印“油墨”[OL].百度百科,2014(05)