思考：3D打印房屋建筑物是否一定具有可持續(xù)性？

導(dǎo)讀：增材制造 (AC)建筑物是否一定具有可持續(xù)性？這是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題，該行業(yè)的許多公司認(rèn)為這是肯定的，這其中原因有很多，比如減少了浪費(fèi)，因?yàn)榻ㄖ讨恍枰蛴√囟?xiàng)目所需的東西。他們還表示，在建筑中使用3D打印可以減少或消除需要重型建筑設(shè)備或?qū)⒖ㄜ噷⑽镔Y運(yùn)送到建筑工地的情況。從以上兩個(gè)方面來(lái)看，很多人認(rèn)為增材制造可以減少排放，但是是真的如此嗎？南極熊從幾個(gè)方面研究了此問(wèn)題。



減少浪費(fèi)
減少?gòu)U物是3D打印房屋或建筑物的好處，前提是監(jiān)督項(xiàng)目的公司已投入時(shí)間和人才來(lái)完善其流程。例如，在進(jìn)行大型建筑時(shí)，3D打印可以消除幾乎所有多余的建筑垃圾。假設(shè)模塊化結(jié)構(gòu)的基本面積為 350 平方英尺，用戶可以將兩個(gè)模塊一起使用，因此面積為700平方英尺。


△WASP 的 TECLA 3D 打印房屋模型。

在另一個(gè)案例中，一個(gè)團(tuán)隊(duì)在意大利 3D 打印了一個(gè)由當(dāng)?shù)夭少?gòu)的粘土制成的生態(tài)棲息地。他們還表示，用戶可以調(diào)整制造材料和方法，以便與其他地方發(fā)現(xiàn)的其他類型的生土兼容。除了減少與現(xiàn)成材料相關(guān)的廢物外，該過(guò)程還促進(jìn)了可回收性并為需要?dú)夂蜻m應(yīng)型住房的人們提供支持。

減排方面
在制造業(yè)中，公司經(jīng)常使用特種工業(yè)氣體來(lái)提高某些材料的質(zhì)量和外觀。例如，氫-氮混合物可以使金屬更硬，而氪和氬被廣泛用于提高熱效率的玻璃窗。同樣，一些建筑工地活動(dòng)，例如焊接，也會(huì)排放氣體。然而，人們通常更關(guān)心與混凝土相關(guān)的排放。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，建筑材料產(chǎn)生的二氧化碳排放量約占全球的8%。因此，制造商正在探索可行的方法來(lái)減少或消除社會(huì)對(duì)極其流行的建筑材料的依賴。各方正在研究如何在選擇建筑絕緣材料時(shí)將聚氨酯換成纖維素。


△使用GE的BOD 2 3D打印機(jī)制作的3D打印混凝土風(fēng)力渦輪機(jī)底座。

許多人可能會(huì)認(rèn)為3D打印建筑中使用的材料在排放方面自然是優(yōu)越的。然而，這不一定是真的。大多數(shù)3D打印房屋在建筑中仍然使用水泥。不過(guò)，存在更可持續(xù)的替代方案。在一個(gè)案例中，Hyperion Robotics 在其AC工藝中將自動(dòng)化和3D打印與低碳混凝土相結(jié)合，其使用的混凝土比傳統(tǒng)建筑中少 75%。這種方法既減少了使用的材料，也減少了溫室氣體的排放。

那些特別關(guān)注 3D 打印可持續(xù)性的人應(yīng)始終核實(shí)相關(guān)公司使用哪些材料。他們還應(yīng)確認(rèn)與傳統(tǒng)材料和實(shí)踐相比的相關(guān)排放，包括該過(guò)程是否涉及與運(yùn)輸相關(guān)的排放。這使得分析 3D 打印是否真的是一種更可持續(xù)的建造方法變得更加容易。

將增材建造的可持續(xù)性提升到新的高度
3D 打印與建筑相結(jié)合的積極成果之一是企業(yè)和研究人員不斷尋找創(chuàng)新方法以使其更具可持續(xù)性。

●德克薩斯 A&M 大學(xué)研究人員的為 3D 打印建筑創(chuàng)造了一種名為 hempcrete 的新材料。該團(tuán)隊(duì)表示，他們已經(jīng)制造了一種主要來(lái)自大麻的凈碳負(fù)材料，該材料具有出色的防火和隔熱性能。

●在其他地方，新加坡的一組研究人員使用回收玻璃作為3D 打印中的沙子替代品。他們通過(guò) 3D 打印具有新混合物的混凝土長(zhǎng)凳展示了這一概念。這種技術(shù)適用性還不夠廣泛，無(wú)法用于家庭或其他建筑物，但這種技術(shù)還是很有潛力的。

●Azure Printed Homes 在其計(jì)劃中使用回收塑料制造高達(dá) 60%的材料?？梢宰審U棄材料遠(yuǎn)離垃圾填埋場(chǎng)，賦予它們新的用途。

可持續(xù)的3D打印還可以擴(kuò)展到建筑物內(nèi)部或建筑工地。南極熊獲悉，已經(jīng)有公司用由農(nóng)業(yè)廢料制成的顆粒來(lái)制造 3D 打印燈具，或者使用一次性醫(yī)用塑料3D打印便攜式馬桶。這個(gè)例子能否為減少傳統(tǒng)便攜式廁所帶到建筑工地產(chǎn)生的排放鋪平道路？只有時(shí)間會(huì)給出答案。

建筑3D打印在許多方面更具可持續(xù)性，但并非全部！
●人們談到3D打印，總是認(rèn)為其比傳統(tǒng)的施工方法更具可持續(xù)性，這當(dāng)然是一種過(guò)于寬泛的說(shuō)法。如果相關(guān)各方已經(jīng)精進(jìn)了他們的流程并消除了所有效率低下的問(wèn)題，那么從減少浪費(fèi)的角度來(lái)看，這很可能是最有可能的。

●但是，由于大多數(shù) 3D 打印材料仍然使用混凝土，二氧化碳的排放問(wèn)題仍然需要解決，因此還有足夠的改進(jìn)空間。還值得注意的是，這里提到的大多數(shù)可持續(xù)替代品屬于研發(fā)的初級(jí)階段，尚未廣泛使用，有些仍處于概念階段。

●未來(lái)有可能會(huì)發(fā)現(xiàn)某些材料并不像以前認(rèn)為的那樣耐用，此類項(xiàng)目?jī)H在幾年后就需要進(jìn)行大量返工，那么從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，它們的可持續(xù)性可能不如普通制造的建筑。