3D打印技术“筑梦”建筑新未来：湖北宜昌双层小楼成功封顶

在科技飞速发展的今天，建造楼房竟能如同打印文件一般便捷？这一看似科幻的场景，如今已在湖北宜昌三峡大学3D打印研发基地成为现实。近日，一栋由3D打印技术建造的双层建筑顺利封顶，为建筑领域带来了一场前所未有的革新。

这栋小楼高8米，占地面积达100平方米。从3月初正式开启打印工作，到最终封顶，仅仅用时22天，而且整个过程中仅需3名工人参与。如此高效的建设速度，让人不禁对3D打印技术在建筑领域的应用前景充满了期待。该项目技术负责人、三峡大学水利与环境学院副教授李洋波自豪地介绍着这一成果。

那么，用于打印这栋楼房的机器究竟长什么样呢？在小楼的上方，一个白色的、形似龙门架的庞然大物格外引人注目。“这就是神奇的3D楼房打印机，眼前这栋双层小楼就是它的杰作。”李洋波说道。

与传统砖墙不同，3D打印的楼房墙面全部由纯混凝土砂浆构成。李洋波详细解释道：“只需提前设定好3D打印设备的参数，将材料充分搅拌好，再通过液压泵把材料送到打印设备的喷嘴，就能实现一键自动打印房子。而且，房子的墙体、楼板、楼面都是一体化打印完成的，大大提高了建设效率。”

然而，3D打印房子的过程并非一帆风顺。其中，关键材料的选择就遇到了不小的挑战。“3D打印房子的关键材料是混凝土，它需要同时具备良好的流动性和凝固性。”李洋波说，为了找到合适的材料，团队进行了大量的实验，调试了30多种材料。最终，在制作过程中加入一定比例的纤维和纤维素，才成功调试出了满足需求的材料。

材料问题解决了，设备材质又带来了新的难题。2022年，团队使用铝合金制成的第一代3D楼房打印机，虽然设备比较轻，但在打印过程中经常晃动，严重影响了打印质量。制作第二代3D楼房打印机时，团队将主体换成了钢管，增加了设备的重量，可新的问题又出现了——打印时设备总会卡顿，精准度大打折扣。

面对重重困难，李洋波和团队并没有放弃。他们不断摸索、不断改进，经过无数次的尝试和优化，终于在2024年初取得了重大突破。团队把设备结构换成了龙门架样式，左右各有“一条腿”，并且增大了“脚掌”的面积。这样一来，“打印机”工作起来更加稳当。“现在，打印机喷嘴两次走到同一位置的偏差已控制在0.1毫米以内，打印的形状偏差不超过2毫米。”李洋波欣慰地说。

除了技术和材料方面的挑战，安全性也是大家关注的焦点。在现场，可以看到小楼墙体出现了一些裂纹。对此，李洋波解释道：“在浇筑时，气温在30摄氏度左右，墙体表面水分蒸发较快，从而产生了裂纹。不过，这些裂纹只出现在非承重墙墙体，在正常可控范围内，并不会影响整体结构安全。”

此外，这栋房子整体承重是由15根立柱和中间的梁板构成的框架体系，3D打印的只是承重柱的外壳。在打印过程中，当承重柱打印到楼板高度后，团队会将钢筋笼通过空心部位装进去，并和地圈梁钢筋焊接在一起，形成一个整体。然后再把二层板梁钢筋绑扎安装到位，进行混凝土现浇，进一步保证了房子的结构安全。

值得一提的是，3D打印技术在环保方面也具有显著优势。李洋波介绍，3D楼房打印机可以将建设过程中产生的磷石膏、建筑固废等继续制造成原料，实现了资源的循环利用。“这栋楼房每平方米造价在1000元左右，不仅建设效率高，而且成本可控，还具有良好的环保效益。”

日前，这栋小楼已顺利封顶。接下来，李洋波和团队还将对房子进行一系列技术测试，为3D打印技术在建筑领域的进一步推广和应用积累更多的经验。相信在不久的将来，3D打印技术将为建筑行业带来更多的惊喜和变革，让我们的城市变得更加美好。