3月17日,在三峡大学3D打印研发基地,一栋8米高、占地100平方米的双层实验楼正加紧建设,全程只需3名工人参与。这栋建筑自今年2月底开始建设,预计本月底完工,是全国首个原位3D打印双层建筑。
工地现场持续传出打印墙壁的声音,一切工作正有条不紊地进行。工作人员手持平板,发出打印指令,“超级打印机”即可做出响应。这台“超级打印机”打印最大范围为12×11米,定位精度0.1毫米、打印精度2毫米,最高速度为每秒800毫米。武汉晓楠智能科技有限公司负责人杨浙介绍,建造这栋楼只需要导入一个模型,从地基到楼顶天花板均为一体化设计,点击一键打印就能自动开始。
此前,大尺度建筑3D打印技术面临间距跨度大、累积误差大的难题。三峡大学水利与环境学院李洋波教授团队通过AI算法规划打印路径,缩短了打印头空走时间,有效解决精度控制、结构连续性及打印稳定性等方面的难题。2023年,团队对第二代打印机进行了机械结构改进,使用寿命和安全性都大幅提升;2024年研发的第三代打印机增加了更多人性化操控接口,可实现工程化应用。此次建房过程中,使用了AI算法规划打印路径,极大缩短了打印头空走时间,提高了打印效率。
传统双层建筑需要5名工人耗时2个月才能建成,而同样的3D打印建筑只需3名工人花1个月就能完成,模板和人工都能大大节省。200平方米的建筑,不到一个月的时间就能打印完成,比传统建造工期缩短约70%。3D打印是纯混凝土砂浆,强度比传统砖的强度要高,柱子、墙体、楼板、楼面都是一体化打印的,打印精度更高。整个建筑过程中,工地上所需的劳动力和劳动强度大幅减少。
打印机的打印喷嘴两次走到同一个位置时,精度偏差不超过0.1毫米,打印出来的形状和外观与原先设计的偏差不超过2毫米。得益于高精度建造水平,团队把墙壁特意设计成曲面造型,可以更大限度发挥人们的想象。这套房子每平方米的造价在1000元左右,这项技术未来投入市场运用后,年创造收益将在1亿元以上。该设备还可以打印玻璃钢、陶瓷、塑料等材料,应用于市政管道、排水设施、景观雕塑等建设场景。目前在湖北、上海、浙江等地都有相关项目正在投入使用。
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