在過去的幾十年里，使用 3D 打印的建筑風(fēng)靡全球。增材制造使建筑公司能夠以前所未有的速度建造，同時(shí)最大限度地減少浪費(fèi)和勞動力。此外，通過3D 打印，與傳統(tǒng)方法相比，建造成本大大降低。該技術(shù)還允許設(shè)計(jì)師展示令人印象深刻的幾何復(fù)雜和建筑有趣的設(shè)計(jì)，否則這些設(shè)計(jì)是不可能創(chuàng)造出來的。因此，建筑 3D 打印將實(shí)現(xiàn)大規(guī)模增長也就不足為奇了。事實(shí)上，到 2023 年，全球使用 3D 打印的建筑市場預(yù)計(jì)將達(dá)到 1.144 億美元。

  建筑 3D 打印在人道主義援助中的作用

 

它的潛在盈利能力當(dāng)然沒有被忽視，也沒有它作為一種向善力量的潛力。在過去的幾年中，一些倡議已經(jīng)建立在這個(gè)概念之上。利用其提供的效率、低成本和可持續(xù)性，使用 3D 打印進(jìn)行建筑已成為許多人道主義項(xiàng)目的核心，這些項(xiàng)目旨在解決從住房短缺、無家可歸到教育危機(jī)等全球性問題。 

 

建筑 3D 打印與住房危機(jī)

 

根據(jù)哈佛大學(xué)住房研究聯(lián)合中心 (JCHS) 發(fā)布的《國家住房狀況報(bào)告》，去年待售房屋的供應(yīng)量處于至少 1982 年以來的最低水平。這一統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)僅因大流行而惡化. 然而，美國面臨的不僅是住房短缺，而且建筑工人持續(xù)短缺，這反過來又阻礙了新房的開發(fā)。JCHS 報(bào)告稱，建筑工人的平均職位空缺數(shù)量達(dá)到了至少自 2001 年以來的最高水平，大約 321,000 個(gè)職位需要在 2019 年填補(bǔ)。此外，美國還面臨著負(fù)擔(dān)能力危機(jī)。據(jù)福布斯報(bào)道，盡管整體經(jīng)濟(jì)下滑，但房價(jià)在去年飆升，全國各地的美國人都在努力買房。 

 

認(rèn)識到這些問題后，ICON 等公司已嘗試在增材制造技術(shù)中尋找創(chuàng)新解決方案。3D 打印不僅提供了更快、更便宜的建造潛力，而且還減少了體力勞動者的數(shù)量。因此，3D 打印還能夠應(yīng)對美國待售房屋的供應(yīng)短缺問題。對于 3D 打印建筑公司 ICON 的聯(lián)合創(chuàng)始人 Jason Ballard 來說，增材制造方法在該領(lǐng)域的潛力常常被忽視，他補(bǔ)充道，“傳統(tǒng)的施工方法有許多根深蒂固的缺點(diǎn)和問題，我們長期以來一直認(rèn)為這是理所當(dāng)然的，以至于我們忘記了如何想象任何替代方案。” 這就是 3D 打印的用武之地，巴拉德解釋說，“通過 3D 打印，您不僅擁有連續(xù)的熱封套、高熱質(zhì)量和接近零浪費(fèi)，而且還擁有速度、更廣泛的設(shè)計(jì)調(diào)色板、更高級別的彈性以及在可負(fù)擔(dān)性方面實(shí)現(xiàn)巨大飛躍的可能性. 這不是好 10%，而是好 10 倍”。巴拉德尚未被證明是錯(cuò)誤的。 

 

建筑 3D 打印在人道主義援助中的作用

 

巴拉德描述的可負(fù)擔(dān)性的“巨大飛躍”毫不夸張。著名的數(shù)字住房市場 HomeAdvisor 估計(jì)，建造房屋的成本（通過傳統(tǒng)方法）平均在 154,273 美元到 478,200 美元之間。然而，ICON 預(yù)計(jì)只需4000 美元，比 HomeAdvisor 估計(jì)的上限低一百多倍。一些公司沒有利用這一點(diǎn)，而是將增材制造技術(shù)用于人道主義驅(qū)動的目標(biāo)。

 

例如，ICON 已經(jīng)建立了社區(qū)第一！村莊。為長期無家可歸者提供可負(fù)擔(dān)的永久住房社區(qū)。該社區(qū)由 3D 打印的 500 平方英尺組成。“歡迎中心”和三個(gè) 400 平方英尺。每個(gè)家庭一次 3D 打印一個(gè)，用于社區(qū)居民的一系列六個(gè)家庭。每個(gè)家庭都設(shè)有一間臥室、一間浴室、一間客廳、一間浴室和一個(gè)享有德克薩斯日落一覽無余的門廊。據(jù) ICON 稱，其Lavacrete 3D 打印技術(shù)能夠建造能夠抵御火災(zāi)、洪水和其他自然災(zāi)害的結(jié)構(gòu)，這些自然災(zāi)害在歷史上曾導(dǎo)致美國許多地區(qū)的房屋遭到破壞

 

因此，這些房屋不僅是自然災(zāi)害后房屋損失的潛在解決方案，而且本身也是防止房屋進(jìn)一步損失的預(yù)防措施。社區(qū)第一！Village 目前是美國唯一一家來自非營利組織 Mobile Loaves & Fishes 的同類產(chǎn)品。然而，它的存在本身就為更多的事情鋪平了道路。事實(shí)上，就在去年，美國混凝土專家 QUIKRETE 和 Contour Crafting Corporation 宣布他們將合作為洛杉磯的無家可歸者建造房屋 

。

ICON 的業(yè)務(wù)不僅限于美國，也沒有任何意義。正如公司本身所說，目前全球住房面臨三個(gè)關(guān)鍵問題：第一，普通人買不起房；二是建房不可持續(xù)，效率低下，浪費(fèi)大；最后，世界上有超過 10 億人缺乏足夠的住所。2019 年，ICON、New Story 和 ÉCHALE 在墨西哥塔巴斯科推出了首個(gè) 3D 打印社區(qū)。該社區(qū)有 50 所房屋，每所房屋都被授予一個(gè)以前生活在極端貧困和臨時(shí)、不安全的庇護(hù)所中的當(dāng)?shù)丶彝ァＣ總€(gè)房屋面積為 500 平方英尺，并在幾天內(nèi)使用 ICON 的機(jī)器人技術(shù)、軟件和先進(jìn)材料在大約 24 小時(shí)內(nèi)進(jìn)行了 3D 打印。 

 

建筑 3D 打印在人道主義援助中的作用

 

建筑 3D 打印在建設(shè)學(xué)校和社會基礎(chǔ)設(shè)施中的作用

 

Thinking Huts 和 14Trees 等其他公司也將建筑 3D 打印用于人道主義用途，通過使用該技術(shù)在缺乏資金和資源以傳統(tǒng)方法創(chuàng)建它們的地區(qū)建造社會基礎(chǔ)設(shè)施，特別是學(xué)校。對于 14Trees 來說，增材制造是解決馬拉維 36,000 多間教室積壓的解決方案，使用當(dāng)前的施工方法需要 70 多年的時(shí)間。公司評價(jià)，“我們需要顛覆我們的建造方式，以便今天這一代的每個(gè)孩子都能上學(xué)。建筑 3D 打印是加快施工時(shí)間、降低建筑總成本同時(shí)減少碳足跡的絕佳機(jī)會。這適用于學(xué)校，也適用于家庭和/或任何社會基礎(chǔ)設(shè)施（例如診所）。在馬拉維，我們展示了可以在不到 12 小時(shí)內(nèi)‘打印’房屋的墻壁，與傳統(tǒng)方法相比，該房屋的二氧化碳排放量減少了高達(dá) 70%。”

 

New Story 的首席執(zhí)行官 Brett Hagler 同樣表示：“我們認(rèn)為挑戰(zhàn)傳統(tǒng)方法是我們的??責(zé)任。線性方法永遠(yuǎn)無法覆蓋十億以上需要安全家園的人。挑戰(zhàn)我們的假設(shè)，根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代，并為創(chuàng)新想法承擔(dān)計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)，這將使我們能夠以指數(shù)級速度更快地為更多家庭提供最佳解決方案。” 3D 打印作為一種建筑方法具有獨(dú)特的定位，可以實(shí)現(xiàn)世界各地如此多的人所需要的社會基礎(chǔ)設(shè)施。 

 

技術(shù)在這個(gè)角色中面臨哪些障礙？

 

作為一個(gè)主要的社會問題，而不是實(shí)際問題，住房危機(jī)不能僅通過建設(shè)、附加或其他方式來解決。根據(jù)Thinking Huts創(chuàng)始人 Maggie Grout 的說法  ，  “最大的挑戰(zhàn)是資金，尤其是當(dāng)我們旨在將這種高速增長的技術(shù)應(yīng)用于人道主義目標(biāo)時(shí)。” New Story 的首席運(yùn)營官 Alexandria Lafci 反映了這種情緒，他說，“移動設(shè)備進(jìn)入非洲需要很長時(shí)間，因?yàn)楣緦Ｗ⒂诟欣蓤D的市場。但看看手機(jī)在改變整個(gè)大陸的經(jīng)濟(jì)和生計(jì)方面的影響。我們沒有等待利潤動機(jī)為全球南方帶來建設(shè)進(jìn)步，而是快速跟蹤諸如 3D 家庭打印之類的創(chuàng)新，它可以成為結(jié)束無家可歸的有力工具”。

 

建筑 3D 打印無疑是解決與缺乏社會基礎(chǔ)設(shè)施有關(guān)的問題，特別是住房和教育危機(jī)的一種創(chuàng)新和有效的方法，但首先需要資金和支持。尤其如此，因?yàn)楫?dāng)前的建筑增材制造方法還遠(yuǎn)未全面，學(xué)校的某些部分無法進(jìn)行 3D 打印。這些部件包括屋頂、門窗，Thinking Huts 打算完全用當(dāng)?shù)夭少彽牟牧现圃臁Ｈ欢谝匀说乐髁x為重點(diǎn)的建筑支持下，3D 打印有可能徹底改變?nèi)蛏鐓^(qū)的日常生活。

 

建筑 3D 打印在人道主義援助中的作用

 

目前，有超過 2.6 億兒童無法接受教育。自大流行開始以來，這一數(shù)字才有所增加，而大流行本身就是造成全球超過 10 億兒童流離失所的原因。當(dāng)我們請 Maggie Grout 描述她創(chuàng)立的公司時(shí)，她解釋說 Thinking Huts 是“一個(gè)旨在通過創(chuàng)新、人道主義驅(qū)動的技術(shù)解決方案來增加全球教育機(jī)會的非營利組織。我們尋求利用增材制造與最需要他們的社區(qū)建立 3D 打印學(xué)校”。

 

從馬達(dá)加斯加的一個(gè)地點(diǎn)開始，Thinking Huts 打算在今年晚些時(shí)候開設(shè)他們的第一所 3D 打印學(xué)校，并計(jì)劃再開設(shè)三所學(xué)校。該組織甚至希望有朝一日將其業(yè)務(wù)擴(kuò)展到津巴布韋、馬拉維、巴基斯坦、印度和南非。雖然 Thinking Huts 項(xiàng)目的中心重點(diǎn)是擴(kuò)大教育機(jī)會，但該公司還尋求“找到在技術(shù)與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)之間創(chuàng)造協(xié)同效應(yīng)的方法”。Grout 希望雇傭當(dāng)?shù)貏趧恿Γ尠l(fā)展中社區(qū)的經(jīng)濟(jì)參與進(jìn)來，并支持技術(shù)轉(zhuǎn)讓，這與 New Story 首席運(yùn)營官 Lafci 關(guān)于手機(jī)對非洲經(jīng)濟(jì)影響的評論相呼應(yīng)。  

 

同樣，當(dāng)我們向 14Trees 董事總經(jīng)理 Francois Perrot 詢問建筑 3D 打印在應(yīng)對住房和教育危機(jī)方面的潛在作用時(shí)，他回答說：“建筑 3D 打印是解決住房和教育危機(jī)的絕佳解決方案。重要的是，打印所需的所有組件，從使用的墨水到控制機(jī)器人的團(tuán)隊(duì)，都在我們試圖解決這些危機(jī)的國家本地找到。這就是我們已經(jīng)開始做的事情，與 LafargeHolcim 國家合作，在盡可能靠近我們打印地點(diǎn)的地方生產(chǎn) 3D 打印墨水，在整個(gè)價(jià)值鏈中創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會，并將該技術(shù)介紹給當(dāng)?shù)厝恕Ｎ覀円呀?jīng)看到了非常積極的回應(yīng)！”。 

 

建筑 3D 打印在人道主義援助中的作用

 

這些組織指出的第二個(gè)障礙是在建筑 3D 打印技術(shù)方面缺乏知識和意識。Grout 發(fā)現(xiàn)“建筑領(lǐng)域的 3D 打印仍然相對未知。通常，人們認(rèn)為 3D 打印僅用于桌面規(guī)模并創(chuàng)建基于塑料的對象。對于某些人來說，很難想象建筑規(guī)模的 3D 打印”。Perrot 評論說：“建筑 3D 打印仍然是一項(xiàng)新興技術(shù)，我們面臨著許多挑戰(zhàn)，包括工作現(xiàn)場的設(shè)置、墨水的制備或房屋的設(shè)計(jì)以易于‘打印’”。

 

通過與拉法基豪瑞創(chuàng)新中心和技術(shù)合作伙伴 COBOD 合作，14Trees 能夠單獨(dú)應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。根據(jù) Perrot 的說法，“3D 打印需要從建筑物的設(shè)計(jì)到交付的卓越表現(xiàn)，這就是我們現(xiàn)在正在建造和展示我們的項(xiàng)目的卓越執(zhí)行力”。 顯然，雖然該技術(shù)已經(jīng)取得了一定程度的成功，但仍需要對建筑 3D 打印進(jìn)行更多的研究和開發(fā)，才能在人道主義援助中產(chǎn)生真正成功和廣泛的影響。 

 

將 3D 打印用于建筑具有巨大的潛力，可以對人道主義援助的實(shí)施方式產(chǎn)生積極影響，特別是在解決住房和教育危機(jī)方面。在可負(fù)擔(dān)性、可持續(xù)性和耐用性方面，該技術(shù)還具有顯著優(yōu)勢。但是，為了擴(kuò)大建筑 3D 打印的使用范圍，仍然需要采取一些步驟。要使技術(shù)產(chǎn)生真正重要的影響，它需要資金、影響力、研發(fā)和時(shí)間。美國的一些政府機(jī)構(gòu)越來越多地采用 3D 打印，特別是海軍、軍隊(duì)和美國宇航局。