本文轉載自：一條
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近5年來，清華大學徐衛國教授和團隊，用“機器人3D打印混凝土”技術陸續“打印”了一座橋、一座書屋、數個公園，還為一對70后鄉村夫婦打出一棟住宅——“打印”全程僅160小時，20多萬成本，全國唯一。

▲武家莊3D打印農宅室內外徐衛國是改革開放后的第一屆清華學生，畢業即留校任教，后在日本拿了博士學位，自2003年起，扎根在智能建造領域，從學習西方到形成自己的理論、技術體系，20年來，始終是國內前沿建筑學的先行者。

▲徐衛國教授接受一條采訪1月底，一條來到清華大學未來人居實驗室，實地探訪打印現場，采訪徐衛國，他篤定地預測，再過5到8年，3D打印建筑將會逐漸普及，未來一定會成為最普及的建造手段，快速且便宜地改善普通人的日常居住。

01

3態機械臂

在河北鄉下“打印”了一棟住宅

▲武家莊3D打印農宅

今年春節前夕，河北鄉村武家莊，娟子的家，評上了省里的“十佳百優美麗家園”，她第一時間，把消息告訴了房子的建筑師徐衛國。

娟子住的這棟農宅，106㎡，是全國第一棟完全由“3D混凝土打印”建造的房子。

住宅坐落在武家莊村村道邊，拱形房頂、灰色墻體，在一眾磚土色的簡易農房中，格外顯眼。

這塊祖傳的宅基地上，原來的老房子用磚頭砌成，木屋頂。有一年春節，徐衛國走進村子調研，“風都是從窗戶縫和墻的縫里，直接呼呼往屋里吹， 室內溫度極低。”

▲上：3D打印農宅西立面

     下：院墻細節

為此，在為娟子一家蓋房的時候，建筑的墻體，做了精心的設計。外墻用了編織紋理作為裝飾，與結構墻一體化打印而成。墻的內側，裝修表層和墻之間，是空心的，灌注了泡沫保溫材料，滿足節能的要求。

整個建筑非常堅固，夏天保冷，冬天保暖，還扛住了抗震測試。

▲3D打印農宅臥室

室內共有5個房間，兩間臥室，一個客廳，外加衛生間、廚房，一家人非常滿意。室內因為做的是拱頂，特別敞亮。

新居完工不到一年，但想來參觀娟子家的人，已經在她那排上了號，“還有人問我要不要改成民宿哩”。

娟子夫婦都是1970年生的武家莊人，曾多年在外打工，現在娟子回到村委會工作。為什么愿意嘗試一個全國都沒有過先例的3D打印房子？會不會覺得房子太出挑了？

娟子提到一個細節，有一次，徐衛國夫婦倆一起來村子，給她看過他們在上海用3D打印的橋，她心一下就踏實了，“我有地，他有想法，我們是一拍即合！我們家大家伙都想試試新鮮事物。”

▲3D打印農宅鳥瞰，比周圍農房堅固很多

▲機器人混凝土3D打印過程

▲3D打印編織紋理墻面

建造的時候，因為村里的路窄，大卡車進不去，團隊就發明了小車，智能機械臂裝在小車上，就這樣運進農家院。

兩個人操作，一臺機械臂就可以開始自己打印，三臺機械臂同時開工。

機械臂前端的打印嘴會吐出纖維混凝土材料，一層一層地疊層，從建筑的基礎開始打，打到墻，建造過程全部現場完成，一度引來全村人圍觀。
房子的建造工期很短，“打印”全程是160個小時，大概兩個星期就能完工，未來如果批量建造，一個月，就能建兩棟房。

造價也很便宜，包括簡易的室內裝修在內，差不多2000到2500塊錢一平米，100㎡的房子只要20來萬，比鋼結構裝配式的建筑還要便宜。

徐衛國感慨，“這種技術，是非常值得在國內大量農宅建設中推廣的。”

02

“打印”一座橋、一座公園……

廉價、智能、快速

▲混凝土3D打印橋

徐衛國團隊的第一個落成項目，就很“炸”：他帶領團隊打了一座橋。

這座步行橋位于上海寶山區，橋長26.3米、寬3.6米，像一抹灰色飄帶架在河面，坡度陡峭。橋欄板呈流線形，渾然一體。

兩臺3D打印機械臂，450小時，完成全部混凝土構件。再將構件運到現場，組裝。造價只有普通橋梁的三分之二。

▲打印材料主要是聚乙烯纖維混凝土，外加添加劑，是團隊自主研發的新型復合材料

▲3D打印的橋面，現場組裝

這座橋借鑒的是中國古代“第一橋”趙州橋的單拱結構，做過破壞試驗，確保絕對可以站滿行人。

這座步行橋的智能之處還在于，橋內預埋了實時監測系統，能夠即時收集橋梁受力和變形狀態的數據，有助于后續跟蹤。

2020年，《自然》雜志的新聞專欄發文，探討3D打印技術的最新進展，把打印得“更大、更快、更堅固”作為三個方向，其中就提到這座“世界最大的3D混凝土打印橋”。

▲3D打印書屋

在3D打印橋的附近，2021年，團隊還嘗試建起了一座不到30平方米的公共書屋，可以容納15人。兩臺機械臂連續工作，5天完工。

▲深圳3D打印公園

▲3D打印景觀小品

各種造型的景觀小品，3D打印也非常有優勢。

2022年，深圳3D打印公園落成，地形高低起伏，座椅都是流線型的，就像從地面直接“生長”出來一樣。一組組曲線，就像形成了山谷、溪流一樣，模擬的都是自然形態。

▲3D打印景觀小品過程

如今，徐衛國帶領的團隊，有20多個人，不少是90后。建筑師之外，還有結構設計師，機械設計師，專門研究機器人的博士，程序工程師，材料工程師……

團隊分散三地，在深圳搞研發，在無錫搞生產，北京則是部分設計成員的辦公地。

工作流程，團隊先在電腦里把房子建一遍，然后規劃機械臂的路徑，再把路徑轉成代碼，輸入到機械臂的控制端。這樣，只需要一兩人到打印現場。

03

20年，扎根建筑學最前沿

▲早期數字建筑設計作品

徐衛國是改革開放的第一批大學生，1978年考入清華大學學習建筑。一方面，進清華，留清華，在清華讀書、教書、寫書；另一方面，他的博士學位是在日本拿的，在歐美交流訪學，還在南加州建筑學院及南加州大學建筑學院教書。

2003年，他作為中國建筑藝術雙年展的策展人之一，出國考察。行至巴黎蓬皮杜藝術中心，一場名為“非標準建筑”的大展，觸動了他。

全球12位先鋒建筑師，以數字技術設計的未來建筑，在這場展覽上亮相，作品全都是不規則型、非標準幾何型，有的呈有機形態，更像雕塑、藝術，“跟傳統建筑很不一樣”。

他本來就對最新的建筑思潮非常感興趣，當時就有強烈預感，“這將是一個新的建筑探索的方向”。

▲2006年，徐衛國策展的中國建筑藝術雙年展中部分青年建筑師作品

回到國內，徐衛國立即著手邀請這個領域的前沿建筑師、學者，來中國辦展、開講座。

2004年起，連著舉辦5屆中國建筑雙年展，每次都有全球50來家年輕事務所參與，也邀請了20多個世界上最先鋒的建筑學校，把學生作品拿到北京來展出。

當時受邀前來合作的英國學者，曾對他說，目前在中國大地上，可能只有他一個人知道，什么是數字設計，什么是算法設計。

“了解了這個領域，扎進去以后，就沒有出來，”徐衛國這樣形容20多年來的經歷。

前10來年，主要就是搞研究，在智能建造領域，逐漸形成自己的理論和結構體系。

2017年，兩位早年的學生回國，加入他的團隊，開始將技術產業化，近5年的工作，就是著重于把“機器人3D混凝土打印”這項技術，應用于實際建設。

▲徐衛國在工作中

▲徐衛國指導的學生設計作品

最近3年，徐衛國在清華大學深圳國際研究生院，組建“未來人居研究院”，帶的學生多是95后、00后一代。

他給學生們出的設計題目也另類，比如：在火星上蓋房子。

“回想人類最初，用自然材料建造家園，首要目標是經濟適用，跟我們現在做火星居留地的設計，是相似的，用智能化的3D打印方式，在火星上把建筑外殼連同室內一次成型，應該是我們看得見的未來。”

▲為非洲低收入家庭研發3D打印住宅

電腦生成、機器人蓋的房子，會不會顯得冰冷、少了一些人文的溫度？

在徐衛國眼中，機器比人更親切，更懂人。

“機器智能，是把不同類型的人類智能，都統統集中在一塊，就像阿爾法狗之所以能夠戰勝對手，是因為它集中了眾多人的智慧。”

“機器看起來是冷冰冰的，但它也把不同人的親切感凝聚，形成了一種新的親切感，比單一維度的人，想得更細膩，考慮得更周全。”

▲觀眾在今年“深雙”現場，體驗混凝土3D打印作品

3D打印建筑的發展前景如何？

回答這個問題的時候，徐衛國的語氣篤定、眼里有光，“未來，它一定會成為一個最普及的建造手段，”他頓了頓補充，“這是毫無疑問的。這也是思考多年，我們堅定的信念。”

“目前，‘機器人3D混凝土打印’這項技術所處的發展階段，如果把它比作400米跑，現在大概跑到150米，技術還在不斷地開發。要完全開發到像磚木結構、磚混結構，或者鋼筋混凝土結構那么成熟，還需要一些時間。”

▲不同場景、不同時間段都能連續工作

為什么如此看好？

他認為，一方面，我們現在已經在逐漸告別工業社會，走向智能社會，3D打印建筑與智能社會的生產模式、建造模式匹配，有很強的生命力，且能為每個人的生活量身定制，就像可穿戴設備一樣。

另一方面，建筑工人越發稀缺，如果能讓機器人替代一部分建造的活兒，只留編程、控制操作的少量人工，就能讓人從繁重的體力勞動中解放出來。
在徐衛國看來，建筑師不一定非要做出幾棟出名的地標、網紅建筑，或是獲大獎，“滿足廣大的最普通的人的生活需求——這是我們做這項技術研發的最核心的目的 。”

部分圖片由徐衛國工作室提供