一個被稱為Minibuilders的全新3D打印建筑機(jī)器人套件，可以像建筑工人那樣3D打印出一間房屋，其快速、低價、安全讓建筑機(jī)器人有望成為下一代強(qiáng)大的建筑必備工具。

    其運(yùn)作方式基本上和同類型的無人建筑機(jī)器人一樣，逐層澆筑流體建筑材料。但是它最大的不同在于，可以打印的建筑體積更大，而且設(shè)計(jì)方法也與眾不同。

     這套系統(tǒng)的核心是一個龐大的主部件，有兩個裝有液化合成大理石的大型圓筒，大理石經(jīng)獨(dú)特的配方制成。氣胎注射筒會通過長長的管子推動材料，那些管子將被安置在一個建筑工地上，與三個敏捷的專業(yè)附屬機(jī)器人協(xié)同工作。有些研究人員會覺得自己就像是一個建筑師，把自己的建筑構(gòu)想通過一個巨大的獨(dú)立機(jī)器變成現(xiàn)實(shí)，而Minibuilders在團(tuán)隊(duì)中扮演的角色就像一個包工頭，在建設(shè)過程中“招募”各相關(guān)領(lǐng)域里的建筑專業(yè)資源。

     和構(gòu)建傳統(tǒng)建筑物一樣，建筑流程需要從一個堅(jiān)實(shí)的地基開始。地基機(jī)器人是一臺裝配了傳感器的設(shè)備，可以沿著地上標(biāo)記的線進(jìn)行工作。建筑師可以在建筑臺上面先勾勒出建筑的輪廓，然后地基機(jī)器人開始進(jìn)行連續(xù)螺旋式循環(huán)，澆筑好前20層建筑材料。基本上，我們可以把這個地基機(jī)器人看作是一個從底層開始堆積建筑材料的“建筑師”。

      一旦地基鋪好，建筑工人可以把一個“抓握機(jī)器人”緊夾在地基上面，它和地基緊密的黏合在一起，瞬間就能變成世界上最先進(jìn)的“小鏟刀”。

抓握機(jī)器人的噴嘴可以水平移動，便于在地基基礎(chǔ)上使用更多材料來創(chuàng)造建筑，它還可以在建筑物上面增加動態(tài)紋理。在澆筑一層全新材料的時候，為了加速材料的干燥固化速度，抓握機(jī)器人還配置了一對加熱器，這對加熱器可以吹出熱風(fēng)，熱固大理石混合。由于材料堅(jiān)硬，支持在水平方向進(jìn)行擴(kuò)展，因而機(jī)器人可以打印屋頂或其他懸臂結(jié)構(gòu)。

     可以肯定的是，Minibuilders將在未來建筑機(jī)器人領(lǐng)域里扮演一個非常重要的角色。

3D打印最大的優(yōu)勢在于較高的產(chǎn)品精度以及生產(chǎn)效率，并且整個打印過程無需實(shí)時操作從而大大降低了人工費(fèi)用，但是專業(yè)級3D打印機(jī)價格較為高昂，少則幾十萬多則幾百萬，同時材料的成本也不低，再加上材料無法循環(huán)利用，這些都是讓企業(yè)望而卻步的原因。

    隨著3D打印的普及以及技術(shù)的進(jìn)展，到2016年，企業(yè)級的3D打印機(jī)的價格將會掉到2000美元。跟大多數(shù)新興技術(shù)一樣，價格下降、省時省錢、性能改進(jìn)、能力提升，技術(shù)的逐步進(jìn)展會讓這一設(shè)備從小生態(tài)市場發(fā)展成被普遍接受。

     近日，美國一教授利用3D打印設(shè)備一天時間打印出一座房子來，并引起建筑界的震驚，3D打印近年來發(fā)展十分迅速，預(yù)計(jì)對于一些高端制造業(yè)會產(chǎn)生巨大的沖擊，像航空航天、高端裝備、建筑等。

3D打印房子

超級機(jī)器人造房只需24小時

     近日，美國航空航天局出資與美國南加州大學(xué)合作，最新研發(fā)出“輪廓工藝”3D打印技術(shù)，24小時內(nèi)就可以印出大約232平方米的2層樓房子，只要一個按鍵就可以操控機(jī)械打印出房子。由于大大節(jié)約了建筑時間和建筑成本，該技術(shù)讓人類可以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”。有中國網(wǎng)友調(diào)侃稱，“輪廓工藝”技術(shù)或成打壓房價的神器，從此北上廣的“蟻?zhàn)濉眰冊僖膊槐匚伨拥叵率伊恕?/span>

    據(jù)報(bào)道，美國南加州大學(xué)的“輪廓工藝”3D打印技術(shù)項(xiàng)目，系由美國航空航天局出資贊助的。據(jù)“輪廓工藝”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、南加州大學(xué)教授比赫洛克·霍什內(nèi)維斯介紹，“輪廓工藝”其實(shí)就是一個超級打印機(jī)器人，其外形像一臺懸停于建筑物之上的橋式起重機(jī)，兩邊是軌道，而中間的橫梁則是“打印頭”，橫梁可以上下或者前后移動，進(jìn)行X軸和Y軸的打印工作，然后一層一層地將整棟房子打印出來。

    令人稱奇的是，“輪廓工藝”的工作速度非常快，在24小時之內(nèi)就能打印出一棟2層樓高、2500平方英尺（約合232平方米）的房子。“輪廓工藝”3D打印技術(shù)目前已經(jīng)可以使用水泥混凝土作為材料，按照設(shè)計(jì)圖的預(yù)先設(shè)計(jì)，利用3D打印機(jī)噴嘴噴出的高密度、高性能混凝土，逐層打印出一道道墻壁和隔間、裝飾等，再利用機(jī)械手臂完成整座房子的基本架構(gòu)。全程由計(jì)算機(jī)程序操控。

據(jù)介紹，為了節(jié)省建筑材料，“輪廓工藝”機(jī)器人打印出來的墻壁是空心的，雖然質(zhì)量更輕，但它們的強(qiáng)度系數(shù)約為10000psi（即每平方英寸能夠承受10000磅壓力）—遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)房屋的墻壁，而且節(jié)省了20%-25%的資金和25%-30%的材料。而最大的節(jié)省還來自人力，通過使用3D打印機(jī)，“輪廓工藝”將節(jié)省45%到55%的人工，相應(yīng)地也會使用更少的能源，排放更少的二氧化碳，不僅大大降低了成本，而且大大提高了速度。

3D打印房子

該機(jī)器人不僅可負(fù)責(zé)打印外墻，鋪地板、水管、電線，甚至連上漆、貼墻紙也一手包辦，但它并不能完全取代工人，住宅建筑的許多部分，諸如水電、供熱管道、門窗和吊頂?shù)热孕枰�借助人力手工完成安裝。雖然“輪廓工藝”技術(shù)還存在一些不足，但是它的誕生意味著在這個領(lǐng)域也會有許多全新工種的誕生。目前，該項(xiàng)目已經(jīng)獲得眾多建筑機(jī)構(gòu)和公司的關(guān)注。

值得一提的是，“輪廓工藝”技術(shù)不僅僅被局限在地球使用，還可以運(yùn)用于外太空。據(jù)聯(lián)合國估計(jì)，2050年全球人口將達(dá)到史無前例的96億人，地球居住空間將更為擁擠，荷蘭非營利組織“火星一號”從20萬報(bào)名者中挑出1058人，參加移民火星訓(xùn)練，預(yù)計(jì)將挑選出24位移民者，2024年分成6個梯次依序升空到火星居住。而人類未來若要移居其他星球，解決住宅問題可謂首要任務(wù)。

霍什內(nèi)維斯教授稱，如果未來人類若要在月球上建造棲息地，九成建材有望取自月球土壤，而其余材料則或需由宇宙飛船從地球運(yùn)往月球。由于“輪廓工藝”可以更快速、更環(huán)保地批量建造出適合人類居住的建筑，可以想見，隨著這項(xiàng)前沿技術(shù)趨于純熟，“太空移民”有望過著更舒適的生活。

3D打印機(jī)器人將成為一種趨勢

如今，3D打印機(jī)已成為新一代智能機(jī)器人，它們能設(shè)計(jì)、制造、修理、回收其他機(jī)器，甚至能夠改進(jìn)和升級機(jī)器自身，達(dá)到“機(jī)器制造機(jī)器”的新境界。

2013年，由來自巴塞羅那知名建筑事務(wù)所Institutefor Advanced Architectureof Catalonia的工程師Petr Novikov和Sa?a Joki? 聯(lián)手荷蘭設(shè)計(jì)師JorisLaarman傾力打造的3D打印機(jī)器人系統(tǒng)。項(xiàng)目發(fā)言人將這一3D打印系統(tǒng)稱之為“反重力模型”，將打印好的材料擠出，并立刻懸空制造出三維打印品，可以說節(jié)省了人力的同時，還十分方便，只需要輸入操作程序，一切搞定。

不僅如此，這款3D打印機(jī)器人的打印速度比普通3D打印機(jī)快上許多，同時，3D打印成品的體積、形狀可謂隨心所欲，這無疑是機(jī)器人科技與3D打印技術(shù)的完美結(jié)合。3D打印機(jī)器人，能夠懸空打印3D材質(zhì)，并對所制成的3D打印進(jìn)行無限延伸、擴(kuò)大等操作。與普通的3D打印機(jī)不同，這款3D打印機(jī)器人運(yùn)行時需要一個平坦的、水平的操作平臺，在不需要任何輔助支撐結(jié)構(gòu)的情況下，它能夠很好地打印出表面平滑的、垂墜的3D打印材料，并將它們“編織”成設(shè)計(jì)者所要的形狀。

11月28日，中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院智能裝備集成室，全國首臺3D打印并聯(lián)機(jī)器人正在打印一個罐子。“這臺3D打印并聯(lián)機(jī)器人主要由并聯(lián)機(jī)構(gòu)、3D打印頭、溫控設(shè)備和軟件系統(tǒng)組成。其中，并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括機(jī)械手臂、電機(jī)、減速器等部件。”該院機(jī)器人技術(shù)研究中心副主任鄭彬說，3D打印頭安裝在機(jī)械手臂的前端，先在電腦上建模并傳輸給機(jī)器人，利用ABS工程塑料為原材料，通過材料熔化和層層覆蓋的方式，就能打印出不同形狀的塑料產(chǎn)品。

3D打印機(jī)器人

對此，中科院重慶研究院院長袁家虎表示，該院已成立了3D打印技術(shù)研究中心，一期投入約2000萬元購買設(shè)備，并引進(jìn)了國家973計(jì)劃首席科學(xué)家段宣明加盟，針對3D打印材料、效率和精度等問題進(jìn)行研發(fā)，“例如，目前全球3D打印的精度最高能達(dá)到20微米，我們計(jì)劃在2年內(nèi)，使精度提高到5微米，達(dá)到世界領(lǐng)先水平。”

據(jù)了解，中科院重慶研究院于今年初開始研發(fā)3D打印并聯(lián)機(jī)器人，目前已完全實(shí)現(xiàn)軟硬件自主開發(fā)。“3D打印機(jī)器人可廣泛應(yīng)用于輕工業(yè)制造。我們正在尋找合作伙伴，以盡快推向市場。”袁家虎說。

新技術(shù)正在重塑全球制造業(yè)格局

當(dāng)前傳統(tǒng)制造業(yè)可以大批量生產(chǎn)幾乎能夠提供任何人們想要的產(chǎn)品，但這些標(biāo)準(zhǔn)化的，甚至是千篇一律的產(chǎn)品，已經(jīng)無法滿足人們的個性化需求。而“3D打印作為先進(jìn)制造技術(shù)之一，是一項(xiàng)革命性新型制造技術(shù)，它改變了通過對原材料進(jìn)行切削、組裝進(jìn)行生產(chǎn)的加工模式，實(shí)現(xiàn)了隨時、隨地、按不同需要進(jìn)行生產(chǎn)，滿足了人人可以創(chuàng)造個性化產(chǎn)品的需求。同時3D打印技術(shù)還可大幅降低生產(chǎn)成本，提高原材料和能源的使用效率，減少對環(huán)境的影響。

3D打印技術(shù)的魅力在于它的便捷，用它來制造服裝、建筑模型、人造牙齒、低精度機(jī)器零件等，為越來越多的行業(yè)帶來更高的生產(chǎn)力、經(jīng)濟(jì)的個性化定制、更優(yōu)的質(zhì)量和更好的效率，目前國內(nèi)主要應(yīng)用于制作業(yè)。

與傳統(tǒng)制造的“車銑刨”等“減法”工藝相反，3D打印就是做“加法”，“造房子使用的水泥與3D打印有共同之處，水泥可以澆鑄，把它做成各種形狀；3D打印也是使用各種液化的、絲狀的、粉狀的各種形態(tài)材料，最后打印產(chǎn)品。”

3D打印房子

3D打印對于傳統(tǒng)制造業(yè)是顛覆性的，沖擊最大的就是模具企業(yè)。中國作為全球最大的制造業(yè)中心，優(yōu)勢在于大規(guī)模制造和低端的勞動力成本，但是隨著工業(yè)機(jī)器人與3D打印機(jī)的出現(xiàn)，對于中國制造的威脅非常大。

但是3D打印技術(shù)是對切削、鑄造、鍛造與焊接等傳統(tǒng)制造技術(shù)的補(bǔ)充與完善，不可能完全取代傳統(tǒng)制造技術(shù)。3D打印技術(shù)在部分領(lǐng)域改變了大規(guī)模生產(chǎn)線的生產(chǎn)方式，使得未來的生產(chǎn)將不再需要大規(guī)模的生產(chǎn)線。長期來看，3D打印技術(shù)會給勞動密集型產(chǎn)業(yè)帶來一定沖擊，但不會帶來海量失業(yè)，短期內(nèi)并不能像工業(yè)機(jī)器人一樣實(shí)現(xiàn)對勞動力的大規(guī)模替代。

無論如何，3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一種可能，只要你有一臺電腦，一個想法，不管你在窮鄉(xiāng)僻壤，還是繁華都市，都可以通過自己的方式，改造這個世界——至少改變自己的世界。

(責(zé)任編輯：admin)

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