3D 打印正在改变建筑业

建筑行业正在发生变化，因为 3D 打印通过使用机器人解决方案挤出混凝土来自动化建筑过程，从而使建造建筑物和其他结构的成本更低、速度更快。在过去五年中，3D 建筑打印 (3DCP) 开始赶上增材制造应用的激增以及医疗保健和工业等其他行业的改进，从根本上改变了世界上最大的行业之一。

了解 3D 建筑打印行业

用于建筑的 3D 打印机通常分为两类：龙门式设置和机械臂，第一类是现场打印整个建筑结构的主要解决方案。此外，3D建筑打印行业的参与者被归类为纯粹的技术提供商（如COBOD International）；端到端的交钥匙建筑供应商，也作为承包商，使用他们自己的专有材料；甚至作为总承包商，从头到尾管理整个新建筑的建设。

在过去五年中，3D 建筑打印的使用一直在迅速增长，不仅在建造的建筑物方面，而且在建造的建筑物或结构的类型方面。仅举几个 3DCP 应用程序和示例，仅 COBOD 的机器就已被我们的合作伙伴用于打印高达 4,100 平方英尺的一层、二层和三层建筑（例如 PERI 集团）。他们建造了学校 (Holcim/14树）、30 英尺高的风力涡轮机塔架（GE 可再生能源）以及六大洲的许多其他结构。

对于迄今为止最受关注的住宅区，3DCP 最多可解决建筑总成本的 45%。这是因为打印技术还无法解决某些成本类型：这些成本类型包括饰面/表面、窗户、门和隐藏组件，例如机械、电气或管道。对于更多的商业和工业应用，如风力涡轮机塔架，该技术解决的比例要高得多，高达总成本的 80%。

由于 3DCP 市场仍处于起步阶段，对该行业的市场规模估计还为时过早，无法相信。但是，由于建筑市场的规模，如果仅 0.01% 的建筑工地使用 3DCP，市场规模仍然很大。

为什么 3D 建筑打印开始流行？

3DCP 有四个主要优势：自动化、速度、改进的可持续性和增加的设计自由度。这里我只谈前两个优点。

自动化降低成本：建筑行业是所有行业中自动化/数字化程度最低的行业之一，具有提高生产力的巨大潜力。从 1947 年到 2010 年，美国制造业的生产率提高了 8 倍，农业提高了 16 倍，而建筑业的生产率几乎没有提高。由于这一因素和其他因素，近年来购房成本急剧上升，部分导致供需失衡越来越大，仅美国就面临着 400 万套住房的缺口。由于材料价格（例如木材和钢铁）的急剧上涨以及普遍缺乏熟练劳动力，这种情况最近变得更糟。虽然仅靠 3DCP 无法解决所有这些结构性问题，但自动化流程通过解决劳动力短缺的问题降低了成本，打印机只需 3 人即可操作。最近，COBOD 还开发了其他解决方案，其中可以使用普通混凝土进行 3DCP（而不是价格高很多倍的砂浆），这是世界上最便宜的建筑材料。

提高速度以加快项目执行速度：由于越来越多的公司在掌握 3DCP 技术使用方面的经验不断增加，我们离看到典型 2,000 平方英尺房屋的墙壁在短短五个工作日内完成 3D 打印不远了。使用传统的方法（如框架或砖石）做同样的事情需要更长的时间并且需要更多的工人。作为 3DCP 简单学习曲线的一个例子，2020 年，我们的合作伙伴 PERI Group 花了 36 天的时间 3D 打印了他们的第一座建筑，即位于德国的 2 层 1,700 平方英尺的住宅。这相当于每天生产大约 50 平方英尺。几个月后，当他们完成第二个项目时，一个更大的 3 层 4,100 平方英尺的五套公寓单元，他们将打印时间减少到仅 21 天，相当于每天大约 200 平方英尺。从第一个项目到第二个项目，他们的生产力翻了两番。在执行第 10 个项目时，他们将进一步缩短打印时间多少？ 100号项目呢？只要将生产力提高一倍——根据目前的结果，这似乎很有可能——很快就会实现 2,000 平方英尺建筑的五个工作日目标。

3D 打印在建筑中的未来

3DCP 自然面临释放其全部潜力的障碍，例如更新的建筑规范/标准和劳动力技能提升。然而，我们确信该技术将把建筑行业从一个技术 S 曲线带到下一个，带来上述好处等等。

将 1980 年代的第一台 PC 笔记本电脑和手机与今天的同类产品进行比较：在三个因素的推动下，3DCP 将踏上这些其他突破性技术所经历的类似改进和广泛使用的旅程。首先，打印机将变得更加可靠和快速。其次，3D 打印机的规模将扩大，允许更大的项目。因此，很可能在一年内，我们将开始看到打印机能够打印多达五层甚至六层的建筑物。第三，将开发新的用例，例如，更多地关注商业建筑和结构，而不仅仅是住宅，其中 3DCP 技术可以解决更大份额的总成本。