未来,一天打印一套房子

用3D打印颠覆建筑业


文/邝新华
<<新周刊>>第451期



3D打印建筑目前最大的质疑是没有钢筋。盈创老板马义和认为3D打印对建筑业有两大颠覆:一是全机械化造房子,不再有建筑工人;二是没钢筋,只用纤维技术。他预测,未来,一天就能打印一套房,拎包入住,家具齐全。



    “这沙子做房子非常棒!”站在库布齐沙漠一望无际的金黄色沙子之中,马义和确信自己发现了一个宝藏。这是中国第七大沙漠,位于内蒙古鄂尔多斯高原北部,“库布齐”为蒙古语,意为“弓上的弦”。

    马义和不是寻宝探险家,“沙漠治沙最好的方法就是把它变成房子”。半个月后,库布齐的金沙变成盈创建筑公司董事长马义和的3D打印作品——KIP国际学院馆A馆及联合国花园雕塑,出现在2015米兰世博会上。

    1986年,美国加州的工程师查克·赫尔研制出第一台3D打印机,3D打印带来一场制造业革命,并影响到建筑业。2015年6月30日,迪拜向外宣布,建造全世界第一个3D打印办公楼——阿联酋一名内阁官员表示,这是迪拜全球创新中心计划的组成部分。在这个项目里,有一家来自中国的WinSun Global——盈创科技。
 
    “他们在美国、荷兰、英国都找了3D打印建筑技术比较,最后还是觉得我们的最先进。” 马义和说,马上要投产的迪拜工厂是盈创在国外的第一家合资工厂。

    2014年3月29号,盈创在同济大学逸夫楼举办发布会,宣布在24小时内3D打印出10栋200平方米的建筑,是全球第一家。质疑声不断。今年1月,盈创打印出全球最高的3D打印建筑“6层楼居住房”,以及全球首个带内外装修的“1100平方米精装别墅”。

    建筑能耗从70%降低到30%以下,建筑成本降低50%。成本的巨大优势,让埃及政府在盈创预定了2万套单层住房。这可能是史上第一单房子的远洋贸易,房子从盈创的苏州工厂打印出来,经过太平洋与印度洋运到非洲。
马义和的计划比出口房子要疯狂得多。全球最大的建筑工地中国,在过去三十多年间生产了数不清的钢筋混凝土建筑。“这些都是垃圾。”马义和毫不留情,“这些房子即使现在全拆了,我们也有技术把它重新打印出来,重新恢复,一模一样,而且比现在的还要好。”

    全球的建筑行业,真的要被这位湖北人颠覆么?



3D建筑打印机能打印大桥,也能上月球和火星建房子。




    意大利知名建筑师Enrico Dini发明了可以打印大型建材的3D打印机D-Shape,能用砂砾和无机粘结剂打印出一幢两层小楼。

    2013年,Dini与荷兰阿姆斯特丹建筑大学的建筑师Janjaap Ruijssenaars联手建造出全球第一座3D打印建筑物——“Landscape House”。这不是一座房子,而是一个模拟莫比乌斯环的建筑。莫比乌斯环是一种拓扑学结构,只有一个面和一个边界,是二维与三维空间的完美结合。

    荷兰MX 3D公司创始人Joris Laarman打算在2017年把一台六轴机器人运到河边,花两个月时间在阿姆斯特丹打印一座 24 英尺长的钢铁大桥。

    美国人则准备在月球上打印房子。南加州大学快速自动制造技术中心(CRAFT)主任比赫洛克·霍什内维斯教授研发出“轮廓工艺”(Contour Craftings)3D建筑打印机,24小时可打印出约232平方米的两层楼。美国航天局和军方计划让它在月球就地取材打印“广寒宫”。

    欧洲人计划在火星上打印房子。荷兰的“火星一号”计划中,1058人参加移民火星训练,最终会有24位移民者在2024年分6批依序升空到火星居住。“轮廓工艺”将大派用场。

    与他们相比,中国的3D建筑打印技术显得更草根。



“这是我的名字,Yihe Ma。这句德语是说:一栋别墅出自于他的打印机。”



    马义和有个习惯,随身背一部相机,看到有用的建筑、建材、装饰品,甚至安装方式,他都会拍下来,存入电脑那个已经有10万多张图片的文件夹里。但他还是觉得国内的建筑业不够先进,从去上海的第一年开始,每年春节他都出国游学。

    “与国内的建筑、建材、声学专家一道,访问45个发达国家的60所一流大学,研究它们在建筑、建材、声学等学科最前沿的理论、技术和产品。”马义和的下属这样评价老板:他从来不给自己放一天假。

    后来让马义和成名的3D打印建筑技术,就是在游学期间“从各个领域找到最先进的技术整合成的”,他说:“为什么别人搞不出来?会机械不懂材料,懂材料不懂软件。这个技术涉及软件系统、机械、材料学,还有结构力学。” 

    欧洲,特别是德国,是马义和去得最多的地方。德国的杜塞尔多夫是欧洲最大的建筑上市公司,马义和受邀去演讲时惊讶于桌子上的报纸,他看见了自己的照片和他的房子。2015年7月,在上海天山路盈创建筑简陋的办公室里,马义和展示了这张报纸:“这是我的名字,Yihe Ma。这句德语是说:一栋别墅出自于他的打印机。”

    2013年、2014年上半年盈创都出现亏损,原因是研发投入过大,“做技术研发是最惨的,特别在中国,知识产权不受保护和尊重。做的时候很辛苦,做出来以后,免不了很多人从你那里偷技术、挖人。”

    老板亲自做饭并不能笼络员工的心,技术被偷,技术人员被挖走,上游客户的欠款又收不回来,盈创经历过三次“账上没有一分钱,所有员工都要离开”的困境,马义和说:“每年过春节时最糟糕,要付工人钱、设备款、材料款,拉你跳楼的都有。”

    “一开始会恨,现在慢慢接受了。现在不是万众创业吗?创业不创新就是耍流氓,但是现在百分之八九十的人都在耍流氓。”



到底是谁偷了谁的idea?



    马义和最近的一张律师函发给了美国南加州大学教授比赫洛克·霍什内维斯。这是马义和最具争议的一件事。
“轮廓工艺”是一台超级打印机器人,像一台悬停于建筑物之上的起重机,两边是轨道,中间的横梁是“打印头”,横梁上下前后移动,形成X、Y、Z三轴的混凝土喷头打印。这跟盈创科技苏州3D打印工厂的场景类似。

    霍什内维斯教授称,盈创剽窃了他有关3D打印技术的创意。

    马和义回应:2013年8月,霍什内维斯教授到上海拜访盈创,“这个教授我帮过他,他要我给他展示油墨配方,我都给他看了,临走时还送了一瓶油墨给他。我说:你做不出来的,这不单单是材料的问题”。马义和还展示了二人在办公室的合照。不久后,马义和就把第一批给张江科技园的十套房子打印出来。

    霍什内维斯教授提供了另一种说法:早在2012年,盈创作为材料供应商到美国找他谈合作,他曾向盈创详细讲述了3D打印技术的细节。

    有专家指出:霍什内维斯只是表示盈创偷了“创意”(idea),并没有具体指出侵犯哪些专利。“无论是就著作权还是专利来讲,单纯的‘创意’并不能得到保护。”

    那么,是谁偷了谁的idea?马义和的3D打印建筑技术到底是怎么研发出来的呢?



“3D打印建筑在全球炒得这么热,到目前为止却没有人真的打印出房子来的原因是,没有从最关键的油墨入手。”



    2004年,盈创建筑科技大规模开展GRG业务,要给影剧院安装大量的吊顶。一开始,马义和把成块GRG拿到现场去锯成需要的形状,后来他改良安装工艺在工厂先做成需要的形状。最开始机器打出来的是平板,后来随着个性化定制的需要可以打印各种立体形状。

    “这叫增材制造,不浪费一点材料,其实就是3D打印。”马义和发现,3D打印建筑最核心的难点在于材料——也就是打印喷头喷出来的油墨。马义和用的是纤维加混凝土,油墨技术最核心的难点是:上一层打出来以后,下一层不能变形,不能坍塌。

    “没人真的3D打印出房子来的原因是,他们的方向错了,没从最关键的油墨入手。混凝土必须自然凝固,它有流动性,上一层刚打出来,下一层就塌了。”马义和说,“有些层干得太快,有些层干得太慢,也会坍塌。要保证每层不变形,允许的误差是毫米级的。”

    “我们的整个系统,可以控制材料的凝固时间。我想让它什么时候凝固,它就什么时候凝固。”

    2014年3月首次发布会,盈创宣布成为全球第一家打印出真正可居住3D打印建筑的企业,第一个订单便来自上海张江科技园青浦园区项目部。10幢用于动迁工程的办公室,用户已经入住近两年。这些房子都出自盈创苏州工厂一台高6.6米、宽10米、长150米的3D打印机。



3D打印对建筑业的两大颠覆:第一,不再有建筑工人;第二,没有钢筋,只用纤维技术。



    2014年首次发布会,马义和选在了同济大学,因为这里代表着中国建筑行业的未来。

    “就是因为很多人的不相信,我们才把发布会放在同济大学。”马义和回忆,发布会结束后,大学教授们质疑声一片:怎么可能打印出房子?这简直是一家骗子公司!马义和无奈:“好吧,我们不解释。”9个月后,马义和在苏州打印出六层楼和一栋装修好的别墅。

    马义和还发现,发布会以后,有同济大学老师报了3D打印的专利。“挺搞笑的。实际上我们已经报过了。”

    盈创3D打印建筑目前最大的质疑是没有钢筋——打印6层还行,6层以上没钢筋不符合国家标准。为了符合国家标准,目前盈创国内的订单,打印时都会预留钢筋梁柱的位置,只打印墙体。“事实上我们可以一次性把整个房子打印出来,不需要事后组装。”马义和为了自我证明,打算向苏州政府申请打印一幢100米高的建筑。

    马义和总结了3D打印对建筑业的两大颠覆:第一,全机械化生产房子,不再有建筑工人;第二,没有钢筋,只用纤维技术。水泥、钢筋、混凝土取代木头是上一次建筑革命。“纤维技术是更大的一次。纤维混凝土的强度可以高出普通混凝土的三到五倍。”马义和以此预测建筑行业的未来,“一套房子不需要一两年,一天就打印出来,拎包入住,连家具都给你打进去。”