由专筑网逸希编辑

机器人和“3D打印”技术近年来的兴起一度颠覆着传统建筑行业，它通过将建筑设计以数字化形式输入机器，使用各种材料逐层打印，构建出房屋或者其它建筑结构。机器人和3D打印作为智能建造的一种方式，允许建筑师设计非常复杂、独特甚至难以通过传统方法实现的结构，为建筑带来独特的美学体验。建筑可以在数天或者数周内完工，极大程度地缩短了施工周期。“3D打印”的建筑材料可以是混凝土、聚合物甚至生物材料，未来还可能有更多地材料被探索应用，其使用的材料可以被精确控制，减少浪费，很多材料还可以循环使用，降低碳排放，具有更高的可持续性。

那么我们又可以如何利用3D打印尚未开发的潜力来改变传统的设计和建造方式呢？


一、可持续白蜡木小屋 / HANNAH

设计通过利用3D打印和机器人等技术将垂死的白蜡树变为可利用的材料进行建筑建造，不仅能够大大提高固碳量，而且还可以减少对许多常用木材品种的砍伐。首先通过3D扫描将这些成熟树木的复杂且不规则的几何形状进行数字化的转译，然后再利用编程的机器人对这些木材进行切割和加工。同时可以在不需要模板的情况下，最大程度地减少生产过程中的混凝土用量，从而显著地改善了混凝土建筑的二氧化碳足迹。

该小屋展现出可持续住房设计、开发和建造的一种全新模式。其创新性的设计将混凝土和木材结合起来，从根本上重新思考了运用它们的技术和方法。


图片来源：HANNAH


图片来源：HANNAH


图片来源：HANNAH


图片来源：HANNAH


图片来源：HANNAH


二、荷兰陶瓷之家 / Studio RAP

设计采用最先进的数字制造工艺，打印出每一块定制的 3D 打印陶瓷组件，其灵感来源于服装的针织工艺，先是复制了原先立面的廓形，延续了街面的三段式结构，维持了街道的整体风格。装饰的规模、尺寸、种类、颜色和材质都被精心地同步到周围的建筑中，来实现传统建筑与现代建筑的交融。外墙的设计灵感来自纺织品的复杂层次—优雅的褶皱、交错的纱线和缝合线，当观众从不同的角度欣赏设计时，它的波浪般的特质也随之变化。随着视线的移动，由陶瓷制成的新元素也逐渐展现出来，从而使这家精品店与其历史环境相协调，同时又在周围建筑中脱颖而出。

这些陶瓷组件的设计在视觉层面上极富表现力，用一种创新的设计语言丰富了这条著名商业街现有的历史建筑风格。与地面交接处无缝过渡，营造出一种和谐而细致的美感。


图片来源： Studio RAP


图片来源： Studio RAP


图片来源： Studio RAP


图片来源： Studio RAP


三、阿姆斯特丹3D打印小屋 / DUS architects

建筑师希望以小型住宅设计去解决当前社会面临的极大的住房问题，其巧妙的利用室内外空间互换的关系，在极其有限的场地里打造了一个舒适无比的小空间。该住宅仅占地8平方米，体积25立方米，小小的门廊连接着室内外空间，一张可折叠的沙发在需要时可以拉成一张单人床。

3D打印技术的灵活性在此大放异彩，黑色的生物质材料带来了丰富的肌理变化，同时也带来了足够的绝缘保温效果以及极低的材料消耗；该具有环保性的生物质材料在建筑使命完成后可被完全粉碎，循环利用。在地板与台阶上，混凝土与生物质材料的结合创造出优美的纹理，并延伸到公园之内。而每当夜暮降临，居于其中的主人可以躺在绿地中如雕塑般的浴缸中，静静看着夕阳从随风摇摆的杨树丛中缓缓落下，感受生命的美好，感悟生命的意义。


图片来源： DUS architects




图片来源： DUS architects


图片来源： DUS architects


四、科罗拉多3D打印住宅 / Emerging Objects + 3D Potter

项目坐落于科罗拉多州圣路易斯山谷的高寒沙漠地带，采用3D打印技术与当地传统的建筑材料建造而成。项目中所采用的土坯是典型的土著建筑材料之一，由沙子、淤泥、粘土、水以及稻草混合，后经阳光曝晒而成。由于位于高寒沙漠地带，当地每年的降水量仅有228毫米，因此，人们仅需在需要的时候，在屋顶结构上放置一个轻质充气装置，这个装置使整个建筑宛如一株盛开的仙人掌。该装置不仅为室内空间遮蔽雨雪，同时也能很好地保存室内炉火产生的热量。

住宅主要由三个空间组成，分别为：双人卧室、浴室，以及一个可供人们围坐在篝火与食物旁的生活空间。这些空间的地面未经任何处理，与大地直接相连，空间顶部圆形的天窗成为天空与周边自然景观的画框，直接向天空敞开。3D打印炊具采用了当地开采的云母粘土制作，能够承受炉火的高温。卧室空间中用松木搭建了睡眠平台，平台上覆盖着柔软的羊皮、羊毛编织毯与坐垫，给人一种温暖且舒适的感觉。


图片来源： Emerging Objects + 3D Potter


图片来源： Emerging Objects + 3D Potter


图片来源： Emerging Objects + 3D Potter


图片来源： Emerging Objects + 3D Potter


图片来源： Emerging Objects + 3D Potter


图片来源： Emerging Objects + 3D Potter


五、3D打印原土小屋/ Mario Cucinella Architects

该项目是第一个完全由当地原土进行3D打印的圆形可持续生态住宅，它通过对生态环境气候的研究，将本土建造的实践手法与天然和当地材料的使用结合起来，打造出一个近乎零排放的项目，原始材料泥土打印的外壳具有良好的隔热性和通风性，最大程度地减少了浪费。项目建筑面积约60平方米，包含起居空间（带厨房）和休憩空间。建筑中的家具部分也由原土打印，与建筑融为一体；另一部分家具可以回收再利用，以此呼应圆形住宅的可持续发展理念。

该项目从几何形态到外部凸脊都有着非典型形状，由两个连续的元素组成，通过不间断的正弦曲线延伸至散发着“天顶光”的圆形天窗，这些元素也使得建筑在3D打印阶段以及最终完成时期都有着结构上的平衡，并赋予建筑本身有机的生命。小屋整体打造是在200小时内由多台打印机同时工作完成的，呼应了未来与过去之间的强烈连接。


图片来源：Mario Cucinella Architects


图片来源：Mario Cucinella Architects


图片来源：Mario Cucinella Architects


图片来源：Mario Cucinella Architects


六、上海 3D打印书屋/徐卫国教授团队

该3D打印书屋的设计起源于手绘的概念草图，之后用软件根据使用需求进行实体建模，经过空间形体及结构合理性推敲确定实施模型，而后依据打印路径规划及打印程序编写完成数字文件，再以此数字文件驱动机器人3D打印设备进行混凝土材料的逐层堆叠打印，从而建成这一曲面形体的图书小屋。该图书小屋总面积约30平方米，可容纳15人进行各种活动。

用于打印的建筑材料为团队自主研发的纤维混凝土，其间不加钢筋且建造中不用模板；书屋的建筑基础、主体结构以及弧墙和穹隆顶分别用两台机器打印而成；书屋的墙体构造采用空心墙，其间填充保温砂浆形成保温隔热墙体；该书屋的建筑表面有2种肌理，一种为叠层打印所形成的层叠表面，另一种为精心设计的编织图案肌理，肌理位于入口侧墙，给人细腻含蓄的感觉。


图片来源：徐卫国教授团队


图片来源：徐卫国教授团队


图片来源：徐卫国教授团队


图片来源：徐卫国教授团队