3D打印别墅

7月17日上午，一个由3D打印的模块新材料别墅现身西安，建造方在三个小时完成了别墅的搭建。据建造方介绍，这座三个小时建成的精装别墅，只要摆上家具就能拎包入住。

   负责设计生产的企业卓达集团研发工程师安永亮介绍，90%的建房工序已经在工厂完成，即所有的建筑模块在工厂里流水线生产，现场只是对这些模块进行拼接、组装、搭建。

   传统的别墅建筑从修建时间上来比较大约花上半年的时间，而3D打印模块搭建别墅从生产到搭建只需要十几天的时间。"安永亮说，目前这套精装别墅的有6个模块，每平米重100公斤，成本价格在每平米2500——3500元。

   安永亮还介绍说，尽管房屋建造时间短，但因为每个模块能够独立承重，能够抗9级地震。同时，钢制笼式结构能够充分填充保温材料，达到很好的保温效果。

西安现3D打印别墅3小时搭建二层

西安现3D打印别墅3小时搭建二层

西安现3D打印别墅3小时搭建二层

西安现3D打印别墅3小时搭建二层

西安现3D打印别墅3小时搭建二层

用3D打印技术打印的房子是什么样的？质量安全有没有保证？近日，数幢使用3D打印技术建造的建筑亮相苏州工业园区。

这批建筑包括一栋面积约1100平方米的别墅、一栋5层居民楼和一栋简易展厅等，建筑的墙体由大型3D打印机喷绘而成，而使用的“油墨”则是由少量钢筋、水泥和建筑垃圾制成。 据介绍，3D打印建筑最大的好处是节能环保、节省材料。

 打印过程

墙体到底是如何打印出来的呢？　

“打印机”高6.6米、宽10米、长32米，底部占地面积有一个篮球场大，高度有三层楼高。打印的材料宽度只能是1.2米，但长度可以无限长。根据电脑设计图纸和方案，由电脑操控一个巨大喷口喷射出“油墨”，喷头像奶油裱花一样，油墨呈“Z”字形排列，层层叠加，很快便砌起了一面高墙。之后，墙与墙之间还可像搭积木一样垒起来，再用钢筋水泥进行二次“打印”灌注，连成一体。在24小时内可打印出10幢200平方米建筑。

看点揭秘

3D打印的房子是什么样子的？

3D打印的建筑墙体浑然一体

走进了3D打印的别墅和五层楼房看到，房子的墙体看上去跟用水泥建造出来的一样，呈现出年轮蛋糕般的螺纹结构，用手指敲敲墙体，可以听到空空的声音。虽然手感粗糙，但每层之间密不透风，看上去浑然一体。5层高楼房由地下一层和地面五层组成，每层的建筑面积为200平方米。记者了解到，建造一层这样的房子，打印材料要一天，5个工人只需要花三天的时间就可以建造好。

打印的“油墨”用什么做成？　

主要是建筑垃圾

打印建筑的“油墨”原料主要是建筑垃圾、工业垃圾和矿山尾矿，另外的材料主要是水泥和钢筋，还有特殊的助剂。盈创新材料（苏州）有限公司总经理郑建说。

打印房子最大的好处是什么？　

建筑成本可节省50%，房子和家居可以私人定制

该公司董事长马义和说，3D打印建筑最大的好处是节能环保、节省材料。因为3D打印建筑不产生任何扬尘和建筑垃圾。采用3D打印技术，可节约建筑材料30%到60%，工期缩短50%到70%。建筑成本可至少节省50%以上。并且顾客可以私人定制家居和房子风格。

打印的房子贵吗？

售价8000万的别墅3D打印只要100多万

据了解，现场展示的1100平方米的3D打印别墅样板房，以后在上海浦东的售价是8000多万元，而打印这套别墅的成本是100多万元，目前已预订出10套。

“一套房子一天就能打印完。”马义和说。

打印的房子安全吗？

综合性能待验证国家没有关于3D打印建筑的标准

郑建介绍，他们3D打印的墙体强度是普通水泥的5倍，而且是中空的，更加保温。不过，新型“油墨”打印的建筑，其刚度、强度和耐久性等综合性能还待进一步验证。

中国建筑第八工程局总工程师马荣全说，作为3D打印建筑，目前还没有专门的国家标准，今后需要修订、完善。

3D打印公司在指导学员3D打印建模时必然会强调的就是分析3D打印模型结构，并根据实际情况做出合理的调整。

3D打印技术促进了产品个性化定制的普及与推广，使得每个人都可以设计３Ｄ几何模型，成为自己产品的设计师．他们由于缺乏一些设计经验与力学知识，会导致其设计结果直接３Ｄ打印后会存在一些结构问题，如强度问题、稳定性问题等．强度不足可能会使３Ｄ模型在打印、运输或日常使用过程中受到破坏，而稳定性问题则会导致３Ｄ模型无法正常地放置或悬挂，影响其日常使用功能．这种问题我们称其为结构分析问题，它的主要任务是识别３Ｄ模型中存在的强度或稳定性缺陷，并给出适当合理的弥补方案。

１、强度加固

针对强度问题，文献给出了一个自动检测并修正结构强度问题的系统方案，来创建一个新的3D模型，使其与原有模型保持尽可能相近的外形，同时提高其结构强度与整体性．该方案中，模型的结构强度问题通过一个轻量级的结构分析解算器来计算识别出．随后，根据所检测出的强度问题，文中给出三种方法对原模型进行修正：内部挖洞、局部加厚与加支撑。

结构强度问题与修正方法

文献中的方案有效地提高了模型的结构性能，避免了高强度应力区域的出现．但是该方案的最大局限在于：在结构强度检测时，系统需要先预设模型可能承受的外部荷载情况，并据此对模型显式地指定一种或几种捏握式外部荷载来进行结构强度计算．当然，同时还需考虑模型的重力荷载．显然，对很多模型来说，这种预设的荷载并不能很好地反映模型的真实荷载分布，因此其结构分析结果的真实性与可靠性也就不能很好地保证了。

２、最不利荷载

针对上面的问题，文献给出了一个更好的方案．该方案在预测或检测模型结构强度问题时，与上述明确指定或设定模型的荷载情况方法不同的是，它去寻找一种最不利荷载情况（Ｗｏｒｓｔ－Ｃａｓｅ），并据此识别出模型上最易破坏之处或最大变形区域，如图１１所示。

Worst-Case计算实例

该方案的核心方法是模态分析（Ｍｏｄａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ），在结构分析研究领域，当一个物体以不同频率振动时，这种振动会导致物体的一些脆弱部位产生高应力或大变形．模态分析就是用来预测结构在振动状态下可能发生的破坏或变形的一种经典方法．

该方案的主要步骤如下：

（１）计算输入模型的各阶模态；

（２）对模型的每一阶模态，计算提取出相应的薄弱区域；

（３）对每一个薄弱区域，通过求解一系列的优化问题，计算出其相应的最不利荷载分布；

（４）用有限元方法计算在上述荷载分布作用下模型的应力，从而得到该薄弱区域的最大应力分布情况．

综合以上每一阶模态下模型的最不利荷载分布与最大应力分布情况，确定最终结果。