3D 打印作为一种可行的建筑技术正在起飞。最初的几个房屋和建筑物都是由某种水泥混合物制成的(具体成分因公司而异),但现在可用作打印机“墨水”的材料清单正在增加。有粘土、 回收塑料、来自月球的风化层(这个还没有实际使用过,但美国宇航局正在研究它),以及最近的木材。
如果木材倾向于以木板或梁的形式出现(即用于建筑目的),您如何用木头 3D 打印房屋?好吧,这种木材被磨成锯末,然后与增强剂和粘合剂混合,形成一种复合材料,这种复合材料足够柔软,可以穿过 3D 打印机的软管。
该材料用于建造一座 600 平方英尺的原型房屋,该房屋目前位于缅因大学奥罗诺校区。该项目名为BioHome3D ,由缅因大学先进结构和复合材料中心 (ASCC) 牵头,由美国能源部的 Hub and Spoke 计划资助,合作伙伴包括 MaineHousing 和缅因州技术学院。
BioHome3D 的客厅空间。图片来源:MJ Gautrau/ASCC
与许多在最终位置现场打印的 3D 打印房屋不同,BioHome3D 以四个独立模块在场外打印,然后转移到大学校园并在半天内组装完成。另一个让它有别于它的前身的特点是所有的东西都是 3D 打印的(好吧,窗户和门除外)。
“与现有技术不同,整个 BioHome3D 都是打印出来的,包括地板、墙壁和屋顶,”ASCC 执行董事 Habib Dagher 说。 “所使用的生物材料是 100% 可回收的,因此我们的曾孙可以完全回收 BioHome3D。”
虽然从生态友好的角度来看,房屋可回收的想法令人放心,但怀疑其强度和耐用性就不那么令人放心了。但 Dagher 和他在 ASCC 的团队研究工程生物材料已有 20 年之久,他们的工作并非一无所获。
“我们建造的房屋符合所有建筑要求,无论是结构要求、防火要求还是毒性要求,”Dagher 说。 “这些材料是新的,但是……我们已经了解了很多关于它们能做什么和不能做什么的知识。”
在接下来的几年里,他们会学到更多;原型房屋装饰有传感器,用于监测热、环境和结构数据。这座房子如何支撑缅因州寒冷多雪的冬天?相反,它如何转移到其他气候? ASCC 团队表示,他们已将打印材料的样品发送到最远的巴西,在那里将测试其耐湿性。
就房子本身而言,BioHome3D 与任何其他小型住宅或公寓非常相似;它有一个开放式厨房、带凹槽木墙的起居和用餐区、一间可兼作办公室的卧室和一间铺有瓷砖的浴室。一旦将其模块组装在一起,只需两个小时和一名电工即可启动并运行电源。
BioHome3D 的卧室空间。图片来源:MJ Gautrau/ASCC
Dagher 和他的团队选择木屑作为他们印刷材料的基础,因为它是有机的,但更重要的是,因为他们所在的州有多余的木屑。缅因州树木繁茂,历史上有很多锯木厂和造纸厂,但随着纸质文件过渡到纯数字文件,造纸厂遇到了 困难时期,而来自其他国家/地区的廉价纸张削弱了剩余市场。
锯木厂仍然存在,但它们无法再将尽可能多的残留锯末和其他副产品用于造纸。那么为什么不把它变成房子呢?
“在我们地区,目前估计每年产生 1,000 吨生物质残渣,”Dagher 说。 “我们问自己,我们能用那种材料打印一个家吗?”
他的团队希望最终建立一个制造工厂来生产更多的 BioHome3D,目标是在短短两天内建造出一整栋房子。他们也不会局限于自己的家乡。 “不仅可以解决缅因州的危机,还可以帮助解决全国的住房危机,”Dagher 说。