百科TA说特邀作者:牛油果进化论MIT的研究人员设计出了这种3D打印系统，由一台引导载具带动大型的机械臂进行操作，它能打印出整个建筑的基础结构。Credit:PhotoStevenKeating,JulianLeland,LeviCai,andNeriOxman/MediatedMatterGroup3D打印技术可以囊括的材料已经越来越多，从开始的塑料，金属到玻璃，甚至是食材。目前MIT的相关人员试着把这一技术继续推进，使用3D打印来建造整个房屋结构。相比于传统建筑方法，这套系统有着速度和经济上的两大优势。结构也可以完全根据你的需求进行自定义，这包括打印各种形状，适应不同地形等等。另外，在建造过程中，不同材料的结合使用同样是可以实现的，也就是说，结构中每一处材料的密度，强度，隔绝性能等都可以按照需求进行设定。最终，这一技术有望打破传统建造方式的局限，打开新世界的大门，帮助我们造出以前无法完成的新概念建筑。在传统3D打印领域，这么做意味着：打印机需要比你的豪宅大一圈。想要来狠的，就是往大了造，人有多大胆，地有多大产。典型案例：D-shape这一系统以StevenKeating等人的一篇论文形式在科学机器人（ScienceRobotics）杂志上发表，其作者有机械工程毕业生，MIT媒体实验室的前研究人员，研究助理以及媒体艺术与科学部的助理教授。体型巨大的3D打印机系统中由载具带动的大型机械臂其实由一端的小型机械臂操纵，它有着极高的精准度，可以直接用来完成建造过程中的“喷射”任务，如在规定范围内喷射混凝土，或者表面涂料，也可以安装其他的操作头，比如一个铣头。不像传统的3D打印机那样有一个外壳，打印物体的体积无法超出外壳，这个建造系统并不是一个封闭的盒子，而是可以自处移动的喷射装置，所以它可以打印的物体大小不会受限。为了表现出它的这一特点，它们制造了一个直径50英尺，高12英尺的大型穹顶，而整个制造过程仅花费了14个小时。南加州大学BehrokhKhoshnevis教授的ContourCrafting作为初始测试，他们还用这一系统造出了一个泡沫夹层的模板框架，它可以用来建造完整的混凝土结构。这就类似于传统建筑方式中的模板，在搭建好模板框架后就可以向其中填充混凝土等材料使其成型，等它们凝固了再去掉模板完成建造。这一测试主要是为了证明新的3D打印系统也可以和传统建筑方法相结合，在现有建筑规范的指导下被直接使用。相关人员希望它的最终形态成为一个多项全能的建筑系统。它可以装备一个大铲子，作为正式建造之前平整场地的器械，同时也可以用来采集材料，如挖取土体用来做素土夯实的建筑基础。为了让它的功能更为强大，电力和太阳能都可以作为它的驱动能源，这样就可以对它进行远程派遣，比如去到地震灾区，迅速建造出急需的庇护所等。用成员Keating的话来说就是“在将来，我们希望能有这样一个全自动的建造机器，你可以派它去月球，火星或者南极，然后它就会呆在那里，年复一年的进行建造工作。”NormanFoster事务所（北京T3航站楼设计者）跟欧洲航天部门合作，设计的在月球上的宇航员基地的案例，采用3D打印技术。不过，他也强调“我们还想做出一些马上就可以使用的东西。”也就是这个团队做的初始移动平台，“他可以替换掉建筑过程中的关键环节，并马上整合进施工现场。““现在的建造业在很多层面还停留在几百年前，大多数建筑还是四四方方，使用的还是很单一的材料，用锯子和钉子来连接。”Keating在想，如果房屋可以被人们自定义会怎么样？##这里想表达的可能是，现在的建筑没有他们能造出来的厉害，但是说用锯子和钉子连接就太夸张了，这里也许指的是木结构，不过这个3D打印机也还无法做到打印木结构##使用现场环境的数据，将来一个结构的柱子摆放可以基于雷达对地基的探测结果，墙壁可以根据朝向和位置有不同的厚度。比如，冬天时在房子朝北的一面用更厚、隔绝效果更好的墙；或者是根据受力，让从墙脚到墙顶的厚度越来越小；又或是曲面的外观来更好的对抗风力。##其实基于雷达的场地探测已经被广泛使用了，它叫做GPR（GroundPenetrationRadar），由于雷达本身的探测原理导致了探测深度和精度不可兼得。建筑中柱子的位置也基本是由结构本身和设计的荷载确定的，而地基情况则主要是对建筑基础的选择有指导作用##这一建造系统的开发被称作数字建造平台（DCP，DigitalConstructionPlatform），它的出现得益于MediatedMatter团队对于无构件建筑的设想，包括建筑结构与外表的结合，将梁和窗户等的建造整合成为单一的工序，还有在建造过程中进行快速调整和适应新的要求。从建筑师的角度来看，这一项目对传统建造的形式有极大的挑战。像墙、板或者窗户等等分开的部分都可以通过DCP来进行连续一体化的打印。目前，这个系统还可以做到连续喷射不同材料以制造密度不均匀的物品，也可以在喷涂过程中将多种材料混合使用。Keating说，团队的分析结果表明，除了更快的速度和更低的建造成本，它也能让施工变得更加安全。（实际上，建筑工程是最危险的职业之一，而使用这一系统可以大量减少工人的手头工作。）另外，由于结构的形状和厚度可以进行调整和优化，在建筑材料的使用率上也会有所增益。针对打印机尺寸这个问题的另一解决方案：分段组装式打印。credit：softkillDesign在工程学中，这一系统确实是一个非常前沿的产品，但是更重要的是，它实现了从机器时代向生物时代的转变。它不再将物体分解成不同的部件，分开生产然后组装，而是直接创造出一个有机的整体。“所以它对于我来说不仅仅是一个打印机，而是一种全新的关于制造的思考方式。它有助于规范化数字制造领域，也能对建筑学有所帮助…我们的系统旨在看向未来的数字建造领域，它将会给我们带来无限新的可能。”来源参考：

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