3D打印防洪房屋"FloodBuster"：應(yīng)對美國極端天氣的創(chuàng)新之舉

美國近年頻繁遭受極端天氣襲擊，不只是颶風(fēng)，洪水也已成為嚴(yán)重威脅。2022年，Eastern Kentucky遭遇特大洪災(zāi)，一個(gè)驚人的事實(shí)引發(fā)了人們的思考：80%被毀的建筑竟然位于公認(rèn)的安全區(qū)域內(nèi)，這些建筑原本不在已知的洪水風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。



面對這一現(xiàn)象，Kentucky Somerset Community College的工程與建筑教授Eric Wooldridge看到了美國建筑行業(yè)的深層次問題："這些本應(yīng)安全的建筑卻遭受如此嚴(yán)重的破壞，說明我們在建筑結(jié)構(gòu)和建造方法上亟需改變。"2025年7月，南極熊獲悉，Wooldridg利用自己的研究背景開發(fā)了防洪住宅。

跨界合作打造防洪新方案
正是這樣的思考推動(dòng)Wooldridge行動(dòng)起來。他結(jié)合自己在建筑、工程和3D打印領(lǐng)域的專長，聯(lián)合Progress Appalachia和RIC Technology公司共同開發(fā)出"FloodBuster"防洪住宅。這一項(xiàng)目得到了U.S. Department of Agriculture Rural Development和Appalachian Regional Commission的資金支持。

Wooldridge解釋道："通過3D打印混凝土技術(shù)，我們能將創(chuàng)新工程理念融入建筑設(shè)計(jì)中，讓房屋更好地抵抗洪水沖擊。我們還開發(fā)了新型錨固系統(tǒng)和門窗安裝技術(shù)，這些都是傳統(tǒng)建筑方法難以實(shí)現(xiàn)的。"


△Eric Wooldridge 是創(chuàng)新型 3D 打印混凝土房屋計(jì)劃的領(lǐng)導(dǎo)者

科技賦能的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢
SCC工程團(tuán)隊(duì)采用有限元分析、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合多年建筑經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出了超越現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這些設(shè)計(jì)可無縫整合到各種3D打印住宅中，且?guī)缀醪辉黾咏ㄔ斐杀尽?br />


"FloodBuster"設(shè)計(jì)的核心優(yōu)勢在于材料使用效率的最大化。這種結(jié)構(gòu)能確保建筑在關(guān)鍵部位擁有足夠強(qiáng)度，有效抵抗EF4級龍卷風(fēng)或高速洪水的沖擊。更值得一提的是，這種3D打印混凝土建筑的成本與傳統(tǒng)混凝土或磚塊建筑相當(dāng)。

從圖紙到現(xiàn)實(shí)：首個(gè)示范項(xiàng)目
經(jīng)過三年潛心研發(fā)，2025年6月27日，團(tuán)隊(duì)在SCC校園內(nèi)啟動(dòng)了"FloodBuster 1"的實(shí)際打印工作。為確�；�礎(chǔ)穩(wěn)固，團(tuán)隊(duì)提前數(shù)周完成了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的混凝土基礎(chǔ)板澆筑。盡管當(dāng)時(shí)正值酷暑高溫，團(tuán)隊(duì)仍成功完成了打印任務(wù)，整個(gè)結(jié)構(gòu)打印耗時(shí)53小時(shí)。這一過程吸引了約300名現(xiàn)場觀眾和100多名在線觀眾的關(guān)注。



面對高溫天氣帶來的挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)采用噴霧降溫技術(shù)，有效控制了混凝土表面溫度。據(jù)Wooldridge介紹，3D打印混凝土建筑的另一大優(yōu)勢是極低的勞動(dòng)力需求："正常運(yùn)行時(shí)，只需四人團(tuán)隊(duì)就能完成全部工作，這大大降低了人工成本。"



對于3D打印混凝土被認(rèn)為成本高的質(zhì)疑，Wooldridge表示："我們的實(shí)際材料消耗數(shù)據(jù)非常樂觀。雖然專用混凝土材料價(jià)格確實(shí)高于普通混凝土，但綜合考慮建筑的長期耐用性和抗災(zāi)能力，整體性價(jià)比非常高。"



未來展望與推廣計(jì)劃
隨著FloodBuster 1的逐步完工，團(tuán)隊(duì)已開始規(guī)劃在Bluegrass Veterans Ranch建造FloodBuster 2，并與Habitat for Humanity合作開展更多項(xiàng)目。Wooldridge表示："FloodBuster 1已引起全國多個(gè)機(jī)構(gòu)的關(guān)注，他們希望與我們合作獲取專業(yè)知識(shí)，或請我們?yōu)槠漤?xiàng)目提供咨詢�，F(xiàn)在這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)足夠成熟且經(jīng)濟(jì)可行，是時(shí)候?qū)⑺�推向�(qū)嶋H應(yīng)用，為應(yīng)對極端天氣提供更多創(chuàng)新解決方案。"



這項(xiàng)創(chuàng)新的3D打印防洪住宅技術(shù)標(biāo)志著建筑防災(zāi)領(lǐng)域的重要突破。它不僅僅是一種建筑方式的革新，更代表了一種前瞻性思維——主動(dòng)應(yīng)對氣候變化帶來的挑戰(zhàn)，而非被動(dòng)修復(fù)災(zāi)后損失。隨著技術(shù)的成熟和推廣，F(xiàn)loodBuster有望為更多易受洪水威脅的地區(qū)提供可靠保障，特別是那些位于傳統(tǒng)洪水區(qū)域之外卻面臨新增風(fēng)險(xiǎn)的社區(qū)。