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如何在战区3D打印学校
发布时间:2024-03-28    浏览人次:35次



乌克兰目前正在建设的一座3D打印建筑的数字渲染图,该建筑将为利沃夫一所小学的学生提供四间教室

该结构独特的外观,具有类似茧或同名蜂巢的纹理,归功于其建造方法:3D打印。

这座占地3,983平方英尺的教育设施距离乌克兰利沃夫第23学校不到200英尺,使用龙门3D打印机仅用了40小时就打印完成,3D打印机遵循数字蓝图,像在管道上结冰一样铺设混凝土。

是欧洲第一个3D打印教育中心,也是战区第一座3D打印建筑。

“我不是建筑商;我不想成为一名建筑师或开发人员......但通过机器人和人工智能,通过技术,我们可以加速(建筑)过程,”博尼斯在视频采访中告诉 CNN。

2022年2月俄罗斯对乌克兰发动全面入侵后不久,利沃夫等地就面临着一个巨大的问题:如何应对逃往并途经这座城市的数万人。根据联合国国际移民组织的最新数据,截至去年 12 月, 仅利沃夫地区就有173,000 名境内流离失所者。

博尼斯说,“蜂巢计划”将为学校提供四间额外的教室,以帮助学校容纳更多因战争而流离失所的学生。他希望,如果成功,该项目将使“3D打印成为乌克兰当地建筑的工具之一”。


Project Hive采用龙门式3D打印机通过喷嘴对混凝土混合物进行分层

停电和爆炸


一些专家认为, 3D打印建筑速度明显更快,而且比传统建筑方法更具可持续性。

Team4UA与乌克兰工作室Balbek Bureau合作进行学校设计,并与建筑公司Ars Longa合作进行工程设计。该单层项目于2022年9月破土动工,整个项目从基础到收尾,原本预计只需三个月时间。

但2022年10月和11月,俄罗斯在全国范围内进行的空袭和轰炸袭击了包括电网在内的主要民用基础设施,导致利沃夫大范围停电。随着当地社区转向发电机,Hive 项目被暂停,电力供应变得不稳定,而且打印机的交付也变得不安全。

直到去年夏天,利沃夫局势稳定下来,电力供应才完全恢复,打印机终于得以交付。尽管3D打印建筑物的混凝土框架总共花费了不到两天的时间,但Team4UA却将其延长了六周,以便可以在现场提供培训和开发课程。

将开放日期修改为2024年1月后,该项目遇到了另一个障碍:资金。乌克兰的建筑成本在过去一年大幅上涨,为了完成屋顶、门窗和室内设计等最后的收尾工作,项目组织者表示,他们还需要筹集40万美元。

“我每天都面临着挑战,”博尼斯说。但他仍然没有被吓倒:“(这)也是利用技术回馈希望的一种方式。”


3D打印学校模型展示了四个新教室

一个昂贵的选择


作为一项相对较新的技术,由于有关建筑物安全性和稳定性的数据有限,3D打印建筑主要用于一次性项目或研究合作。

荷兰建筑公司DUS自2015年以来 一直在试验3D打印房屋,德克萨斯州建筑公司 ICON 已在德克萨斯州奥斯汀和墨西哥纳卡茹卡3D打印了整个社区。 2020年,迪拜未来基金会成为世界上第一座3D打印商业建筑,2021年,世界上第一座3D打印学校在马拉维竣工,墙壁仅用了18小时就砌好了。

然而,在大规模建设方面,这项技术“仍处于起步阶段”,负责监督机器人制造实验室的香港大学建筑学副教授 克里斯蒂安·兰格(Christian Lange)表示。

Lange对使用3D打印在持续冲突或破坏的地区进行建设的好处持怀疑态度。

虽然技术有可能比传统的构建方法更便宜,但打印机的前期成本可能非常高,而且它们的尺寸使得它们难以移动且成本高昂。

Lange表示,3D打印有更便宜、更快的替代方案,例如预制和模块化建筑。预制房屋使用在工厂建造的部件制成并在现场快速组装,在20世纪初很流行,当时它们被用来在二战后进行重建,并为流离失所的人们提供廉价住房。

“临时避难所不一定是永久避难所,”兰格在电话采访中说。 “3D打印真正伟大的地方是当你拥有特殊的几何形状和形状时,因为你完全自由 - 机器人或机器不会关心你是建造直墙还是弯曲墙。”

但在乌克兰,许多技术人员、建筑工人和行业专家都在前线奋战,自动化可能有助于解决劳动力短缺问题,Hive项目承包商7CI集团的执行合伙人奥尔加·加武拉 (Olga Gavura) 表示。

加武拉说:“这项技术有助于用较少数量的专家进行建设,这是一个显着的优势。”他补充说,Project Hive 的建设阶段只需要四名专家。

随着俄罗斯的空袭继续摧毁该国的基础设施——2024 年已经发生了多起针对包括利沃夫在内的城市的袭击,造成平民死亡和房屋被毁——Gavura 认为,对于需要重建的建筑数量,3D打印将变得至关重要。

她补充说,她相信像“蜂巢项目”这样的试点项目不仅可以测试施工流程,还可以帮助培养一代“未来可以自己应用该技术”的乌克兰专家。


混凝土墙在短短40小时内一层一层地建成。施工时间为六周,以便举办有关如何使用设备的培训课程

重建社区


Team4UA 并不是唯一看到3D打印建筑在灾难和冲突地区潜力的组织。

总部位于亚利桑那州的建筑公司Diamond Age首席执行官杰克·奥斯兰 (Jack Oslan) 表示,该公司目前正在与乌克兰官员就打印防空洞和军事基础设施进行讨论。

Diamond Age使用专利3D打印系统,据称该系统可以使建筑物的墙壁隔热。奥斯兰表示,他公司的结构比木框架结构的能源效率高 30%,并且强度足以抵御5级飓风或中度地震。

他说:“正是这种气候适应能力为我们提供了过渡到军事和人道主义应用的完美平台。”他补充说,自动化可以帮助减少在战区建设时的伤亡:“受到伤害的人数将会减少,我们将认为很重要。”

基辅经济学院的一项研究显示, 从俄罗斯全面入侵到2023年9月期间,乌克兰基础设施遭到损坏,包括房屋、学校、能源网和交通网络,修复费用估计将达到 1,512 亿美元。研究人员发现,受损或毁坏的建筑物中有超过 3,500 个教育设施以及超过 160,000 所房屋。

Oslan看到了3D打印帮助开始重建国家的巨大机会。他补充说:“我们预计,我们今天向乌克兰提供的用于建设军事或人道主义结构的任何东西最终都会转变为房屋建设,用于重建(该国的)社区。”


完成后,教育设施将留下一些混凝土墙暴露在外,而其他墙则覆盖着木材,如数字渲染所示

“这个国家的愿景”


博尼斯表示,回到利沃夫,蜂巢计划比人们对小学建筑的预期更加令人兴奋。

“当我在网站上时,孩子们和他们的父母一起来找我,用乌克兰语告诉我,‘我将在这所学校上学,我很兴奋,我的学校在全国是独一无二的’,”他说。

利沃夫市议会教育部门负责人安德里·扎卡柳克(Andriy Zakaliuk)在给美国有线电视新闻网(CNN)的一封电子邮件中表示,该项目提供了“一个独特的机会”,可以为年轻学生定制一个环境。

“具有象征意义的是,他们将在新的现代化环境中开始新的生活阶段,”扎卡柳克说。 “现在这些孩子们有机会看到,在3D打印机的帮助下,你可以建造真正的建筑物。”

在等待新校舍的另一个修改开放日期的同时,博尼斯已经在计划两个更雄心勃勃的3D打印项目——赫尔松的一座桥梁和基辅市中心的一座八层建筑。

Team4UA 希望这些试点计划能够帮助其提高速度和效率,同时降低未来项目的成本。与此同时,Bonis正在建立一家私营公司,该公司将购买两台3D打印机,在乌克兰提供“打印即服务”,其利润将用于支持 Team4UA 的人道主义援助工作。

“这不仅是3D打印学校的概念,也是这个国家的愿景,”博尼斯说。 “这场战争迟早会结束。在那一刻,我们需要恢复生机,重建家园,翻开新的一页。”