24小时建房,3D打印能解决住房危机吗？

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机器人在城市中游走，搭起钢架、建起房屋，只要三四天就能打造出一座科技堡垒——《阿凡达：水之道》中，描绘了一个“一夜建造罗马”的科幻未来，建筑初创公司ICON则正在把这一空想变成现实。借助3D打印机器，施工团队能够在24小时内用混凝土造出一栋房屋，且造价成本远低于普通建筑。它正和建筑公司Lennar、设计巨头BIG合作，共同打造“狼牧场”社区，计划在得克萨斯州奥斯汀市“打印”100个住宅。近年来，3D打印和材料科学的研究迎来新突破，无论是可以感知自身运动的新型纳米结构3D打印系统，还是不断增长的真实世界3D打印房屋组合，都标志着这个创新工艺正在成为一种可行的市场选择。而随着劳动力短缺、房屋短缺不断加剧，住房成本不断升高，便宜、耐用、快捷、可持续的3D住宅越来越吸引建造商和居民的目光，取代传统建筑，也许只是时间问题。

建筑界的特斯拉

在杰森·巴拉德（Jason Ballard）创立ICON之前，他曾考虑成为一名牧师。他学习保护生物学，毕业后曾在帮助无家可归者的收容所工作，热衷于可持续问题。最终，他跨入了建筑业——他意识到只有变革建筑行业，才能解决他真正的烦恼。巴拉德在得州最东边的城市奥兰治长大，大学毕业后不久，他的家乡就遭遇了飓风艾克的袭击，花费几周才完成修复和重建。9年后，哈维飓风带来洪水，当地85%的房屋再度受损，巴拉德一家最终离开家乡，搬到内陆居住。巴拉德把痛苦归咎于干板墙，这是世界上最主流的建筑材料和墙体工艺，但它并不耐用、容易发霉、没有弹性，也很容易因洪水、地震等原因被破坏。巴拉德想要找到完全替代干板墙的建房方式，3D打印成为了最佳答案。它利用技术实现自动化，加快了建筑速度，允许设计师更自由地设计房屋结构，产生的废料也比标准建筑要少得多。

▲ICON联合创始人杰森·巴拉德。

用混凝土打印建筑的想法源于南加州大学的工程教授布洛克·霍什内维斯（Behrokh Khoshnevis）。他在1997年就提出用3D打印技术来制造建筑物的方案，并将这项技术命名为 ContourCrafting（轮廓成型工艺），用加载3D打印系统的大型机械装置直接打印建筑物。2014年，他在不到24小时内用3D打印构筑了一个原型房屋的外壳，震惊建筑业。巴拉德深受吸引，2018年，他和朋友们在房屋后院中尝试用混凝土和原型机打印了一座约32平方米的小屋，参展西南偏南艺术节（South By Southwest，SXSW）。这栋仅耗资4000美元的小屋成为巴拉德进驻建筑界的契机，他和ICON不断赢得融资，为非营利组织建造收容所、和知名设计师合作打造豪宅。如今，ICON估值已接近20亿美元，2020年被评为“世界上最具创新力的公司”之一，巴拉德也被《时代》周刊选为100名将塑造未来的新晋领导者之一。

▲ICON为约翰逊航天中心设想的火星基地项目“沙丘阿尔法”（Mars Dune Alpha）。

在接受《纽约客》采访时，巴拉德透露将只关注于大项目，“全球住房危机是一个大规模的问题，因此解决方案也必须是大规模的”。正在建造中的“狼牧场”就是对3D打印技术能否进军建筑主流市场的一次检验。与以前的ICON项目一样，这些房屋使用公司开发的Vulcan 3D打印机，建造过程中，3D打印机将从喷嘴中分层挤出一种名为Lavacrete的类似水泥的专有混合物，建立起结构，工人会加装金属屋顶、门、窗和其他任何需要的东西。住宅共有八种不同风格，面积从146—196平方米不等，包含三或四间卧室和最多四个卫生间。这些房子将通过太阳能电池板系统减少电网能源的使用，并将配备一些智能家居技术，如Ring视频门铃、Wi-Fi操作的锁和智能恒温器，预计每套房屋的价格约为40万美元。“这是历史上第一次，我们看到一个机器人舰队在建造整个社区的房屋，”巴拉德表示，“我相信，在未来，机器人和无人机将建造社区、城镇和城市。我们还有很长的路要走，但这标志着解决住房问题的方式已经出现了令人兴奋和充满希望的转变。”

▲“狼牧场”（Wolf Ranch）概念图。

对于建筑界的未来，巴拉德野心勃勃。建筑公司Lennar的创新部门总裁埃里克·费德（Eric Feder）将ICON比作特斯拉，巴拉德比作马斯克，“他们所做的事情并不吸引所有人，但它是新的、酷的，而且都有一个巨大的市场前景，让你忍不住惊叹”。丹麦建筑师比亚克·英格尔斯（Bjarke Ingels）则认为巴拉德是“实用主义乌托邦的典型代表”，他既追求实际，比如着手推进住房改革，又有着狂热的理想主义——后者体现在，巴拉德正试图成为第一个在月球3D打印建筑的人类。2023年1月，美国航天航空局（NASA）授予ICON公司5720万美元的合同，用于研究通过3D打印建造月球基地，这也是NASA“阿尔忒弥斯”登月计划的一部分。ICON计划使用月球和火星资源作为建筑材料，并利用阿波罗任务带回的月球岩石样本来模拟在月球重力下的机械行为。巴拉德认为，月球项目将和ICON其他项目互补，“如果你能在月球这样困难、恶劣、偏远的环境中建造房屋，你也会在地球上做得更好”。

▲ICON月球基地概念图。

在非乌托邦里建乌托邦根据ArchDaily报道，3D打印建筑已在全球范围内遍地开花，中国拥有世界上最高的3D打印建筑（一栋五层公寓楼），迪拜的一座约641平方米的市政大楼是世界上最大的3D打印建筑，缅因大学2022年完成了世界上第一个100%生物基3D打印房屋，非营利组织Thinking Huts在马达加斯加打造了第一所3D打印学校。迪拜于2016年推出“3D打印战略”，预计在2030年成为该领域技术中心，未来四分之一建筑都由3D打印而成。商业地产咨询公司Altus集团的高级主管马龙·布雷（Marlon Bray）认为，目前3D打印房屋市场仅占北美市场的2%—3%，虽然未来潜力无限，但仍需要长时间的发展，即使是技术相对简单的模块化公寓也未必能在两三年内迅速发展起来，更遑论3D打印建筑了。“想一下汽车的发展史，它花了13年时间才取代马。”现实的确如此，大多数初创公司都集中在用3D打印构筑墙壁，房屋的窗户、门，甚至是屋顶部分都需要以传统方式建造。当然，这种模式已经大大减少了施工时间，3D打印大约可以缩短至少一到两个月的工期，建造成本也有所减少。ICON表示，在此前的案例中，建造成本比传统模式减少了10%。

《纽约客》指出，在一个非乌托邦的世界里，要建造乌托邦式的住房是困难的。许多在工业规模上重新创造住房的尝试最终都失败了。建筑法规是高度本地化的，对大规模生产构成了挑战，“而且，尽管人们可能喜欢听到新型房屋的消息，但他们并不总是想居住在其中”。著名建筑师巴克明斯特·富勒（Buckminster Fuller）曾尝试建造各种异型房屋，但他推崇的测地穹顶在实际建造后饱受漏水问题困扰，他的妻子也对倾斜的墙壁不知所措。“3D打印建筑之父”布洛克·霍什内维斯已经对这一技术感到失望：“我一度认为它会成功，但事实证明我们还需要时间。3D打印建筑注定不会成为主流。建筑业还没有准备好接受一场彻底的颠覆。”巴拉德认为，3D打印建筑商业化尝试失败的原因之一是缺乏对美学的关注：3D打印的房子看起来和传统建筑没什么区别。正因此，ICON所建造的房屋有更多的曲面墙设计，以期打破干板墙建筑四四方方的印象。巴拉德也会借助Dall-E和Midjourney等人工智能艺术程序，从天马行空的非现实结构中汲取灵感。“这个世界不再需要盒子，那不是人类心中的梦想之屋。”▲ICON和Lake|Flato建筑事务所在奥斯汀打造的“零号屋”（House Zero）。

“我不想更快、更便宜地建立一个更糟糕的世界，”巴拉德说，“我想更快、更便宜地建立一个更好的世界。”

内容来源于《周末画报》

撰文—莫墨

编辑—清行

图片—ICON

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