很難不心動(dòng)。
眼前這棟房屋，106平方米無公攤，軟裝齊全拎包住，數(shù)天即可平地起，造價(jià)僅需20萬元。
自從清華大學(xué)建筑系徐衛(wèi)國(guó)教授團(tuán)隊(duì)2021年的作品——河北張家口下花園區(qū)武家莊村的一套農(nóng)宅，近期被自媒體再度聚焦，網(wǎng)絡(luò)熱度就持續(xù)發(fā)酵。
屋主娟子是武家莊村村民，在村委會(huì)工作。一座村里的小屋之所以吸引無數(shù)目光，在于其建造方式：3D打印。
巧克力、小飾品、零部件，甚至器官，對(duì)3D打印來說都不稀奇了；但3D打印房子，靠譜嗎？
我們決定出發(fā)去現(xiàn)場(chǎng)瞧一瞧。只是沒想到，這竟是一次縱貫?zāi)媳钡穆贸痰拈_始。
上熱搜的3D打印農(nóng)房
“那個(gè)地方有點(diǎn)偏的。到時(shí)候我可以帶你們過去，一般在（北京）清河站坐高鐵，然后到（張家口）下花園站找個(gè)車?！备哌h(yuǎn)是徐衛(wèi)國(guó)團(tuán)隊(duì)的核心成員之一，她告訴我們，3D混凝土打印雖然在熱搜上掛了好些天，但畢竟是項(xiàng)新技術(shù)，有媒體愿意不遠(yuǎn)千里來實(shí)地一探究竟，他們很是歡迎，有必要幫我們“帶個(gè)路”。
與磚瓦房迥然不同的3D打印小屋
2月下旬的一天，我們走進(jìn)這個(gè)常住人口不到100人的小村落。尚未化開的積雪掩蓋了原本坑洼的路，七拐八拐走到“傳說中的那間房”門口，才發(fā)現(xiàn)鞋子褲腳都沾了黃泥。抬頭看看那房，怎么都比我們這群外來人顯得“洋氣”。
巷口交錯(cuò)的核心地段，一間“窯洞”形灰色小屋赫然出現(xiàn)在一眾紅磚瓦房里，完全不含鋼筋的特制混凝土，搭配3D打印特有的層層紋理，讓它充滿了現(xiàn)代氣息。
屋主娟子熱情地招呼我們走進(jìn)里屋：兩室一廳一廚一衛(wèi)，坐北朝南光線充足，裝修風(fēng)格現(xiàn)代簡(jiǎn)約，軟裝搭配清新活力。
一邊參觀，娟子一邊分享了居住體驗(yàn)。
“以前的老房子，冬不抗凍夏不保冷，但現(xiàn)在，冬暖夏涼是最基本的，很少要開空調(diào)或者開暖氣扇的。”娟子告訴我們，她本來還有一套下花園區(qū)里的商品房，但自從3D打印屋建起來，她一年中超過四分之三的時(shí)間都喜歡回到這里來住。
住著舒服是有原因的。我們看到，在靠東的房間，娟子將一張雙人床放在了緊挨窗戶的位置，這樣溫和的陽光很快就能鋪滿床鋪。另外，房間進(jìn)深很足，娟子說，就算夏天陽光厲害，屋子里也依然會(huì)有大片的陰涼地。
除了目之所及的優(yōu)勢(shì)，還有隱形的技術(shù)支持。
高遠(yuǎn)告訴記者，3D混凝土打印可以實(shí)現(xiàn)材質(zhì)和結(jié)構(gòu)兩方面的精密控制，保證小屋的門窗與墻體間嚴(yán)絲合縫；此外他們還在墻體上覆蓋了一層保溫材料，能達(dá)到很好的節(jié)能效果。
娟子剛?cè)胱r(shí)的室內(nèi)布局
逛完一圈，我們終于沒忍住，還是對(duì)娟子問出了那個(gè)問題——“當(dāng)時(shí)怎么選中的你們家？”語氣明顯帶著羨慕。
“他們說我們家的宅基地地段好，機(jī)械臂好進(jìn)來。我也不懂啊，但想著人家可是清華的老師，都愿意出錢出力幫我們改造房子，那我當(dāng)然也樂意?！庇屑聝嚎偙痪曜咏蚪驑返溃簷C(jī)械臂和混凝土剛進(jìn)場(chǎng)的時(shí)候，好多鄰居都質(zhì)疑，說還不如自己拿磚蓋呢，這能住嗎？后頭裝修弄好了，大家絡(luò)繹不絕來參觀，才發(fā)現(xiàn)新房子真是不賴。
“餡餅就這么掉我頭上啦，我可太幸運(yùn)了！”娟子還講到一個(gè)細(xì)節(jié)——以前提到什么3D打印、機(jī)械臂、無人機(jī)，她都說“我不需要了解，我信教授的就行”，但這兩年隨著參觀的人越來越多，她偶爾也能講解個(gè)幾句了：“別看我們村子小，現(xiàn)在見識(shí)廣著呢！”
我們緊接著又拋出一個(gè)問題：網(wǎng)傳的160小時(shí)完工、造價(jià)20萬元是真的嗎？
“不是很準(zhǔn)確?！备哌h(yuǎn)解釋，“這些其實(shí)都是‘實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)’，把每天機(jī)械臂開工的時(shí)間加在一起，確實(shí)差不多，可如果把我們前期勘察、畫圖、模擬建造這些環(huán)節(jié)都加上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止?！绷硗馑岬剑@個(gè)造價(jià)也只是計(jì)算了材料成本和施工人員人工成本，而技術(shù)人員的差旅費(fèi)用等，是不包括在內(nèi)的。
神奇的房子怎么造出來的？
“有的國(guó)外城市已經(jīng)開始公開發(fā)售3D打印住宅，我相信這項(xiàng)技術(shù)未來也一定會(huì)成為國(guó)內(nèi)最普及的建造手段?！被氐奖本┦泻５韰^(qū)的清華創(chuàng)業(yè)園創(chuàng)業(yè)大廈——這座由徐衛(wèi)國(guó)教授于多年前親手設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)樓宇里，他一邊為我們復(fù)盤武家莊的建房過程，一邊為我們科普一個(gè)新概念——“數(shù)字智能建造”。
“用機(jī)器人或者智能系統(tǒng)去替代人進(jìn)行建造，就是數(shù)字智能建造?！毙煨l(wèi)國(guó)把造房工作分為兩步：第一步是在電腦里把房子建一遍，第二步才是前往工地進(jìn)行物質(zhì)性的建造。
“我們?cè)?D打印前，已經(jīng)在電腦里模擬過可能會(huì)遇到的問題并進(jìn)行規(guī)避，這樣才能在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速地建造?！毙煨l(wèi)國(guó)打了個(gè)比方來說明數(shù)字智能建造的優(yōu)秀表現(xiàn)：“如果我們將遇到100個(gè)問題，那在第一個(gè)環(huán)節(jié)就能解決掉99個(gè)。”
2021年在勘察武家莊時(shí)，徐衛(wèi)國(guó)團(tuán)隊(duì)就發(fā)現(xiàn)了村里路窄的情況。運(yùn)混凝土的大卡車進(jìn)不去怎么辦？團(tuán)隊(duì)馬上動(dòng)手，將軌道等設(shè)備拆分后用較小的卡車運(yùn)進(jìn)去，便順利地解決了這個(gè)問題（在該項(xiàng)目結(jié)束后，團(tuán)隊(duì)還吸取經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)出可以在工地靈活移動(dòng)的機(jī)械臂智能小車）。為確保房屋的結(jié)構(gòu)性能，他們甚至還在正式打印前，制作了一個(gè)材質(zhì)、結(jié)構(gòu)完全相同的1：3縮尺的房屋模型，送到中國(guó)地震局的工程力學(xué)研究所進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，驗(yàn)證了房屋可以滿足8度設(shè)防的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
“真正的動(dòng)工過程，反倒是相對(duì)簡(jiǎn)單的。”徐衛(wèi)國(guó)介紹，機(jī)器人3D混凝土打印技術(shù)的核心在于第一步的算法設(shè)計(jì)。通過他們團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的各項(xiàng)算法，機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)和打印路徑能很快生成?！爱?dāng)然，‘?dāng)?shù)字智能建造’本質(zhì)上還是一項(xiàng)有門檻的綜合性技術(shù)，需要不同學(xué)科背景的人員來參與，包括數(shù)字設(shè)計(jì)、機(jī)器人控制、3D打印、材料技術(shù)等的深度融合?！毙煨l(wèi)國(guó)說，為了尋找最優(yōu)的解，他們還有很長(zhǎng)的路要走。
第二座3D打印房在哪里？
故事當(dāng)然沒有在此戛然而止。
我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象。很多網(wǎng)友都說，看到這么物美價(jià)廉的房子，“紅眼病”都要犯了，只可惜自己沒有土地，也結(jié)識(shí)不到高端的徐教授團(tuán)隊(duì)?？蔀槭裁丛诮畼桥_(tái)的武家莊，兩年過去，也沒有第二座3D房屋被建造出來？
徐衛(wèi)國(guó)清楚答案。
“一套房在國(guó)人骨子里，是具有深遠(yuǎn)的意義的?！毙煨l(wèi)國(guó)說，2018年他們?cè)谏虾＠?D打印技術(shù)建造一座橋之后，就不斷有國(guó)內(nèi)外媒體對(duì)他們進(jìn)行報(bào)道，但話題度不代表認(rèn)可度。近年來也有個(gè)人、單位陸陸續(xù)續(xù)向他們了解情況，但大多數(shù)時(shí)候都并沒有真的付諸實(shí)際，“一方面我們作為科研單位，精力和經(jīng)費(fèi)比較有限，另一方面，當(dāng)我們真的和對(duì)方說說，你要把自有土地上的房子推倒重建，那往往都會(huì)猶豫?！?
“有個(gè)外地農(nóng)村的朋友也向我們打聽來著，結(jié)果去他們當(dāng)?shù)卣粏?，直接被否。理由是，所有房屋外立面得統(tǒng)一，可是我們的房子，主打就是一個(gè)肌理感和藝術(shù)性呀！”團(tuán)隊(duì)成員小何無奈地笑著說。
但也有地方的政府是例外。
距離徐衛(wèi)國(guó)北京辦公室2000多公里的深圳國(guó)際會(huì)展中心附近，我們見到了他另一個(gè)引以為傲的項(xiàng)目，世界上規(guī)模最大的3D打印混凝土綠化公園——寶安3D打印公園。
剛建成時(shí)的寶安3D打印公園
5000多平米的園內(nèi)鋪滿了大片綠植，并隨意布置了幾十個(gè)自然紋理的3D打印景觀小品，有花朵造型的路面燈、波浪紋理的墻面，還有柔和彎曲的座椅、珊瑚鋪地等等。
這座公園建成于2022年上半年，晚于武家莊2021年底建成的農(nóng)宅，雖然曝光度和知名度不如后者，對(duì)徐衛(wèi)國(guó)團(tuán)隊(duì)而言卻是一個(gè)很大的驚喜。
公園的建設(shè)單位，深圳市寶安區(qū)建筑工務(wù)署，一個(gè)負(fù)責(zé)市政工程管理的部門。他們是主動(dòng)與徐團(tuán)隊(duì)接洽的。
“這樣探索性的嘗試，很有意義！”一位管理人員不無動(dòng)情地說，自己也是個(gè)老建筑人了，但目前普遍使用的混凝土建筑技術(shù)，已經(jīng)20多年沒有大的突破了，“新的技術(shù)應(yīng)該出現(xiàn)了”。
“尤其是在深圳這座擁有1700多萬人口的大都市內(nèi)。規(guī)則的幾何建筑隨處可見，來來往往的行人習(xí)慣了將自己‘安置’在‘現(xiàn)代化’的規(guī)則內(nèi)，這種生活方式就讓我們無比向往在城市少見的自然與自由?！痹诮ㄔO(shè)現(xiàn)場(chǎng)，當(dāng)他看到建造不再需要支模、砌磚和預(yù)埋件，工地既整潔又環(huán)保，一個(gè)個(gè)模擬自然的、形狀不受拘束的精細(xì)景觀小品被“絲滑”地打印出來時(shí)，他瞬間認(rèn)為，數(shù)字智能建造的出現(xiàn)，是帶有某種使命感的。
寶安3D打印公園一景
但他也坦言，實(shí)際上，目前3D打印建筑在深圳的實(shí)踐，還是探索性和實(shí)驗(yàn)性的，因此政府能提供的場(chǎng)地僅限于郊區(qū)室外空曠處，適應(yīng)性更強(qiáng)，試錯(cuò)成本會(huì)比較低，“從科研實(shí)驗(yàn)到廣泛應(yīng)用，3D打印建筑才剛剛起步。”
我也能有套3D打印房嗎？前方有三道關(guān)
是適時(shí)放棄還是挑燈繼續(xù)，其實(shí)也是數(shù)字智能建造一直在思考的問題。
中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)建筑機(jī)器人專業(yè)委員會(huì)副秘書長(zhǎng)張俊杰，從2018年就開始關(guān)注3D打印建筑技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用了，2021年還與徐衛(wèi)國(guó)教授及其團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多次研討論證，牽頭研究編制《機(jī)器人3D打印素混凝土建筑系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》（暫未正式發(fā)布），致力于為建筑設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、檢測(cè)和驗(yàn)收等工程參與單位技術(shù)協(xié)調(diào)提供統(tǒng)一的規(guī)則依據(jù)，為未來規(guī)?；瘧?yīng)用提供標(biāo)準(zhǔn)支撐。
在他看來，3D打印建筑在異形構(gòu)件打印上已經(jīng)有較好發(fā)展，隨著技術(shù)不斷成熟和打印成本的進(jìn)一步優(yōu)化，未來在低層建筑方打印面應(yīng)會(huì)有較好的發(fā)展前景。當(dāng)然，他也清楚知道，一項(xiàng)新技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用，需要技術(shù)本身的成熟度、應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性、行業(yè)生態(tài)環(huán)境、以及民眾的認(rèn)知等多個(gè)要素條件綜合達(dá)到基線；對(duì)于3D打印建筑來說，也不外乎如此，“我們?cè)谧龊眉夹g(shù)水平和應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性提升的同時(shí)，讓行業(yè)和民眾更充分認(rèn)識(shí)3D打印建筑技術(shù)也是非常重要的?！?
這點(diǎn)與深圳市寶安區(qū)建筑工務(wù)署不謀而合。工作人員告訴我們，機(jī)器人3D混凝土打印要突破目前的應(yīng)用范圍，同樣需要明確驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和建造定價(jià)等，并完善上下游的產(chǎn)業(yè)鏈，包括原料的生產(chǎn)、打印設(shè)備及構(gòu)件的生產(chǎn)和組裝廠商、建筑設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)等等。
在采訪過程中，我們也迸發(fā)出一個(gè)“大膽”的思考：如果想在浙江進(jìn)行3D打印建造，我們應(yīng)該做些什么？換句話說，這項(xiàng)技術(shù)的廣泛落地需要通過哪些檢驗(yàn)？
一位畢業(yè)于浙江大學(xué)土木工程專業(yè)、現(xiàn)供職于杭州某建設(shè)單位的業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，如果要在杭州造一棟?rùn)C(jī)器人3D混凝土打印房屋，起碼要經(jīng)過三道“關(guān)”。
首先，需要和當(dāng)?shù)氐囊?guī)劃和自然資源部門溝通，明確開發(fā)地塊的規(guī)劃用途、建設(shè)指標(biāo)、風(fēng)貌控制要求、相關(guān)配套、地質(zhì)災(zāi)害情況、壓覆礦產(chǎn)資源情況等規(guī)劃選址和用地預(yù)審條件。
第二道“關(guān)”——取得規(guī)劃條件后，當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)主管部門將組織相關(guān)職能部門、第三方審查機(jī)構(gòu)、專家等，對(duì)房屋設(shè)計(jì)圖紙的合規(guī)性、適用性、安全性進(jìn)行審核把關(guān)。
以傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑為例，圖紙審查人員一般根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等國(guó)家有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)等，從建筑（包括總圖布局、技術(shù)指標(biāo)、耐火等級(jí)、防火分區(qū)、防火間距、材料可燃性、人防等）、結(jié)構(gòu)（包括基坑、地基、荷載、材料強(qiáng)度等級(jí)、拉彎剪扭情況、地震烈度、自振周期、剪重比、層間位移與層高之比等）、設(shè)備（包括給排水、暖通、電力）等各個(gè)方面，對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行仔細(xì)校核，通過審查并取得許可的圖紙，才可以投入施工和使用。
這一道“關(guān)卡”，將會(huì)是機(jī)器人3D混凝土打印建筑面臨的在“最難”一關(guān)。究其原因，在于目前針對(duì)機(jī)器人3D混凝土打印建筑并沒有統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。在這種情況下，大范圍推廣這一建筑方式，必然會(huì)遭遇質(zhì)疑。
最后一道——在建筑完工后，建設(shè)主管部門將根據(jù)《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》等國(guó)家有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等對(duì)房屋進(jìn)行驗(yàn)收。通過這道最后的“關(guān)卡”，一座房屋才算能“堂堂正正”地矗立在杭州。
“作為建設(shè)單位，我們主要還是跟隨市場(chǎng)，因此在選擇建設(shè)技術(shù)時(shí)，一般會(huì)選擇技術(shù)成熟、市場(chǎng)面廣、法律法規(guī)完善的?！边@名業(yè)內(nèi)人士說。此外他認(rèn)為，目前，機(jī)器人3D混凝土打印技術(shù)在一定體量的構(gòu)筑物上使用基本沒有問題。構(gòu)筑物就好比房屋內(nèi)的家具，承擔(dān)的功能相對(duì)有限，修造時(shí)受限的因素較少。而房屋等建筑，由于人們直接在其內(nèi)部進(jìn)行生產(chǎn)生活，有很高的安全性要求，需要更完善的建筑體系、更優(yōu)異的建筑材料、更先進(jìn)的建筑工藝來支持，這也是機(jī)器人3D混凝土打印需要攻克的方向。
“但凡有人能想象之事，必然有人能將其實(shí)現(xiàn)”
此次行程的最后一站，我們來到位于深圳市南山區(qū)的清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院未來人居研究院。
徐衛(wèi)國(guó)幾乎每周都要在北京和這里之間往返，授課、研究，都不落下。這邊也有不少學(xué)生對(duì)數(shù)字智能建造十分感興趣，就加入了徐衛(wèi)國(guó)的研究課題組，經(jīng)常在學(xué)院一樓的機(jī)械臂實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景
95后工程師兼研究生助教趙夏瑀幫我們打開了實(shí)驗(yàn)室的大門，只見兩只巨大的橙色機(jī)械臂鋪設(shè)在約三米長(zhǎng)的軌道上，各種材質(zhì)、形狀奇特的3D打印試驗(yàn)品隨處可見，泡沫塊、塑料線等廢棄材料略顯凌亂地躺在地上……
實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的部分試驗(yàn)打印模型
宛若“女媧造人”的現(xiàn)場(chǎng)，一切都是全新的嘗試。趙夏瑀告訴我們，機(jī)械臂是國(guó)外企業(yè)研制的，末端安裝的打印部件則由團(tuán)隊(duì)工程師及研究生自己設(shè)計(jì)制造，因?yàn)椤皫缀鯖]有其他人做”。我們還驚訝地發(fā)現(xiàn)，除了混凝土之外，學(xué)生們手中的課題還包括使用玻璃、金屬等材料來進(jìn)行3D打印——這在世界范圍內(nèi)都是領(lǐng)先的。
“我是從清華大學(xué)建筑系畢業(yè)的，本專業(yè)的同學(xué)大部分轉(zhuǎn)行或去了傳統(tǒng)建筑行業(yè)，較少人像我一樣來做3D打印研究?！壁w夏瑀說。在她眼中，3D打印建筑擁有無限的魅力，是一片可以創(chuàng)造出新事物的領(lǐng)域。
雖然它還是一顆幼苗，但終有一天它會(huì)長(zhǎng)大。我們不禁想起了徐衛(wèi)國(guó)說的話——
“你看，摩天大樓的發(fā)展歷史也不算長(zhǎng)的。從低層到高層，它是一個(gè)歷史的過程，3D打印也會(huì)是這樣的。”徐衛(wèi)國(guó)對(duì)于自己的研究很樂觀，他的信念正像著名的“科幻小說之父”Jules Verne所言，“但凡有人能想象之事，必然有人能將其實(shí)現(xiàn)?！?
縱觀這趟跨越河北、北京、杭州、深圳的旅程，我們看到一棟小屋為村莊帶去了新鮮和活力，一座公園為城市帶來了別樣的生機(jī)，一支科研團(tuán)隊(duì)在人居環(huán)境的改進(jìn)上孜孜以求。徐衛(wèi)國(guó)認(rèn)為，3D打印高樓遍地林立的世界，在50年后一定會(huì)到來。道阻且長(zhǎng)，我們拭目以待。
