采访：拉夫堡大学的 Richard Buswell 博士

十多年来，拉夫堡大学一直在建筑行业建立增材制造方面处于领先地位。土木与建筑工程学院以其创新的混凝土 3D 打印工艺赢得赞誉，并与 Skanska 和制造技术中心等行业领导者密切合作，将其打造为适用于各种建筑应用的可行工具。

RP Platform 有幸与 Richard Buswell 博士坐下来讨论在拉夫堡进行的前沿研究、将新技术引入保守行业的挑战，以及 AM 在整个行业朝着自动化的更广泛举措中的作用。

您最初是如何对 3D 打印产生兴趣的？

我的背景是建筑能源绩效。这就是我攻读博士学位的方向，但当时，我们的土木工程和机械工程部门之间就增材制造进行了一些对话，这激发了我的兴趣，从那时起我就参与其中。

告诉我更多关于你目前在拉夫堡进行的 3D 打印研究......

早在 2004 年，我们就围绕增材制造的想法进行了大量范围界定研究，但直到 2006 年，我们才获得了第一笔大笔资助。工程和物理科学研究委员会 (EPSRC) 发起了一项全国性计划，旨在寻找卓越的创新制造中心，拉夫堡就是其中之一。这给了我们提出这个“蓝天”工作的平台，当然是“我们可以在建筑中使用增材制造吗？”

这是一个悬而未决的问题。我们要打印什么？我们将如何打印它？这些答案都没有。 2011 年，我们开发了具体的 3D 打印技术，之后的几年里，我们一直试图将其商业化，与现代和（最近的）Skanska 等公司合作，将这项技术推向市场。

我们提出了一个想法，并在实验室中证明了它的可行性，但如果它有任何优势，就需要进入工业领域。

与其他材料相比，您是如何使用 3D 打印混凝土的？

这是一个很好的问题。这一切都取决于您想要制作的组件的功能。我们用玻璃、钢材、木材、石膏、混凝土和粘土建造建筑物。我们使用这些材料有很好的理由。它们通常在当地采购（尤其是粘土和混凝土），非常坚固耐用，业界理解它们。如果你要生产一些将成为建筑物一部分的东西，它必须从根本上符合目的。建筑业是一个利润率非常低的行业。对于大公司来说，百分之几的利润是典型的，因此您不会将异国情调的太空时代材料用于大多数建筑物。您希望使用相对便宜、容易获得且适合用途的材料。

我们对此进行了很多讨论；在可用的材料中，哪些可以应用于增材制造？粘土，当然。另一方面，当你谈论钢梁和大梁时，我们有理由用熟悉的方法制造这样的东西。金属与钢的烧结是一个高能量的过程，你还要考虑材料的所有准备成本，所以它不是建筑的明显选择。

归根结底，混凝土是一种非常好的材料。如果我们有一个同质的、紧凑的组合——无论是铸造的还是印刷的——我们或多或少地知道它的表现。我们知道我们可以对其进行加固以获得抗弯能力，此外，在喷射混凝土方面已经有很多工作，它是 3D 混凝土打印的老表亲。

我的同事西蒙·奥斯汀教授一直是这项工作的合作伙伴，他的职业生涯一直在研究喷射混凝土进行维修。例如，对于桥梁，下面的混凝土有时会破裂，因此您可以看到钢筋。你可以在上面喷混凝土来修复它。在拉夫堡已经对这些混合物的流变学[物质流动的研究]做了很多工作，所以从喷射混凝土到挤出混凝土似乎是一个自然的延伸。

归根结底，我们拥有业界熟知和理解的优质材料。我们对流变学有所了解，以及如何使其达到我们想要的效果，一旦您将其挤出，您就可以将其放置在三个维度上。这似乎是一个明智的步骤。

从那以后的吸收情况如何？

使用混凝土进行 3D 打印的想法一直在快速增长。目前，国际上有 30-40 个项目在该领域进行。许多人正在考虑在现场挤压和建造垂直墙，而我们最初是在考虑生成组装到建筑物中的组件。总体而言，全球范围内引起了很多兴趣。目前，业界正在关注这项技术——只是了解它可能会走向何方以及它的功能是什么。

我认为目前还没有一个明确定义的市场。有所有这些不同的想法（例如，人们一直在考虑印刷低成本住房），但直到有人建立一个真正产生收入的严肃商业实体，我们才会知道。在增材制造的早期也是如此：它非常适合原型制作，但它还有什么好处？

我们仍处于第一阶段，因为建筑行业非常保守。对于 3D 建模的整个概念来说，它仍然是一个全新的概念。我认为还有很长的路要走，但是一旦有人做到了，人们就会开始思考如何应用这些技术，信心就会增强。

此时，您为它设想什么样的应用程序？

在整个旅程中，这一直是一个大问题。你打算用它做什么？市场在哪里？在拉夫堡，我们制作了一个长凳——一个艺术装置。显然，这是一个应用程序。我认为人们想要像这样定制的东西有越来越大的趋势，所以这项技术不会在某种程度上进入那个市场吗？

当建筑师和他们的客户想要弯曲的面板或复杂的形状——任何需要模具的东西时——它很快就会变得非常昂贵，虽然使用 AM 不会便宜，但它可能会使复杂的设计成为一个有竞争力的选择。如果你让它成为一个有竞争力的选择，那么它就有市场。

我认为这是建筑自动化的更广泛举措的一部分 - 消除体力劳动。特别是在英国，对于未来 20 到 30 年将发生的所有基础设施工作——所有大型民用项目——根本没有劳动力去做。因此，有一个很大的动力来研究自动化如何提供帮助。建筑自动化是一个尚未开发的市场，因此这里有一个更大的图景。 3D 打印是一个很好的先锋，我确信它会占有一席之地，所以我认为在未来几年，我们会在这个领域看到更多。例如，制造技术中心已经在使用我们与 Skanska 的 3D 打印项目来开发其建筑自动化机翼。

您目前在建筑领域看到了哪些更广泛的自动化趋势？

有些人将此比作汽车行业向自动化生产线过渡时所经历的转变。我们正在研究两个非常依赖人工的行业，其中健康和安全是最重要的驱动因素。将人置于危险之中，处理有害材料，繁重体力劳动的终生后果……所有这些对国家的健康都极为重要。我们也是一个会变老的国家，所以我们不会有数百万 20 岁的人来搬东西！比如在现场制作百叶窗、在地面或高空作业……在这些危险的环境中，如果你能减少在其中工作的人数，就可以减少发生事故的几率。

挑战将是，该行业如何真正实现这一目标。它会影响整个施工过程，其中一切都必须计划以某种方式进行生产和制造。在制造组件的工厂中，您可能更容易引入自动化方法，但现场操作是一个挑战，因为自动化必须与所有其他元素协同工作。

这不是一个微不足道的步骤；我们说的是几十年。重大变化将在很长一段时间内发生。对于混凝土印刷，我认为在 80 年代首次出现时，对较小规模的添加剂进行反思总是值得的。它现在才真正找到自己的利基和市场。这是一个漫长的发展期！我们才刚刚成立十年，但在这十年中，我们看到全球范围内的兴趣急剧增加，人们开始使用这项技术。这意味着在国际上，人们开始关注更大的图景，但就使其成为商业现实而言，谁知道……

要让它真正在行业中站稳脚跟，我认为我们说的是 10 到 20 年，但看看一些早期的成功案例，它可能比这更早。

在不久的将来，3D 打印的哪些方面最让您兴奋？

在过去的几年里，令人振奋的是，国际上的兴趣似乎出现了巨大的爆炸式增长。我认为盈创的 3D 打印房屋确实让每个人都坐了起来，因此他们将聚光灯带到了该地区。除此之外，还有一个 RILEM 委员会，我是其中的一员，负责研究混凝土流变学和技术。我们正在努力从材料科学的角度更多地了解用于混凝土印刷的水泥砂浆的技术处理。这将提高理解并支持任何未来的建筑应用。

http://www.lboro.ac.uk/enterprise/3dcp/