在国外，Joseph Pegna是第一个尝试使用水泥基材料进行建 筑构件3D打印的专家，其方法类似于选择性沉积法： 先在底层铺一层薄薄的沙子，然后在上面铺一层水泥， 采用蒸汽养护使其快速固化成型。当前在建筑领域的3D打印技术主要有三种：D形工艺（D-Shape）、 轮廓工艺（Contour Crafting）和混凝土打印（Concrete Printing）。
Enrico Dini 是D形工艺的提出者，成功制造 3D 打印机用以打印建筑。他生于 1962 年，在意大利托斯卡纳区，比萨和佛罗伦撒中间的 Pontedera 长大，他父亲是小型摩托车制造商比亚乔（Piaggio）计算机部门的部长。Dini修完土木工程的课程后进入了意大利北部庞大的制鞋工业，成了这个行业的自动机械顾问。作为一名机器人专家，Dini 在业余时间就开始摆弄 3D 打印，接着花了大量时间研究3D打印建筑，2005 年，他成功用石粉打印出了一个小“石”柱。之后不久， 他就用打印机打印出了世界上第一个叠层建筑结构——Andrea Morgante 设计的“放射 虫”。很快，欧洲建筑界各方人士都开始接触他，邀请他做演讲，参加头脑风暴或者加入项目。2012 年，Dini 因为莫比乌斯建筑（the Moebius House）声名大噪。莫比乌斯建筑由荷 兰建筑师 ir. Janjaap Ruijssenaars 设计。房子的形状是莫比乌斯带，全部由打印材料构成。同年，Dini 打印了几个复杂形状的珊瑚礁，能对鱼类和其他海洋生物起保护作用。近几年他参加了科威特的一个项目，制造人造树，树干由 3D 打印而成。在这个气候炎热的国家，非常需要大量树荫来保障人们的消遣娱乐活动。他目前正研究用沙子塑形，把贫瘠的荒漠变成宜居的绿 洲，让当地人用可以负担得起的方式建造房子。Dini的成功来自伦敦Foster + partners建筑师事务所的推荐，当他的3D打印机经过数年的调试终于可以工作时，他联系了Foster + Partners事务所，在两个小时内，就得到了事务所的重视。
D形工艺打印机的底部有数百个喷嘴，可喷射出镁质黏合物，在黏合物上喷撒沙子可逐渐铸成石质固体，通过一层层黏合物和沙子的结合，最终形成石质建筑物。工作状态下， 三维打印机沿着水平轴梁和4个垂直柱往返移动，打印机喷头每打印一层时仅形成5mm～10mm的厚度。打印机操作可由CAD制图软件操控，建造完毕后建筑体的质地类似于大理石，比混凝土的强度更高，并且不需要内置铁管进行加固。事实上这种方法类似于选择性粉末沉积，打印所使用的材料为氯氧镁水泥。目前，这种打印机已成功地建造出内曲线、分割体、导管和中空柱等建筑结构，见图7-4。
图7-4 D形打印建筑工艺
Foster + Partners事务所与欧洲航天局合作计划用月球上现有的材料建造3D打印建筑。在未来，人类在月球上建造建筑物将成为可能。该事务所发明一种能承重的“悬链线”形拱顶和蜂窝结构墙体，使建筑内部能抵御月球上的微流星体和太空辐射的损伤，见图7-5。该所还设计了一种增压充气配件来保护建筑内的宇航员。这种空心封闭气泡结构让人联想到鸟类的骨骼，它很好地结合了建筑的强度和重量。
图7-5 欧洲航天局实验室中模拟的月球3D打印建筑
在欧洲航天局实验室中，首个示范模本是一个用3D打印机制作的1.5吨建筑模块，见图7-6，材料参照来自3D打印的月球土壤。将一个可移动的打印数组喷嘴安装在一个6米的架子上，它根据已绑定的喷射方案，一层一层地将沙子状的建筑材料建造成有形的建筑物。将模拟的月球材料和氧化镁混合，这些材料变成能打印的“纸”，用于打印的结构“墨水”是一种盐材料，它将建材变成像石头一样坚硬的固体。该实验室现有3D打印机的速度是每小时2m左右，下一代设计将达到每小时3.5m，可在一周之内建造完成一整座建筑物。(www.xing528.com)
图7-6 欧洲航天局实验室中3D打印机制作的1.5吨建筑模块
图7-7 墙体施工的轮廓工艺
“轮廓工艺”是由美国南加州大学工业与系统工程教授比洛克·霍什内维斯提出的。与D形工艺不同，轮廓工艺的材料都是从喷嘴中挤出的，喷嘴会根据设计图的指示，在指定地点喷出混凝土材料，就像在桌子上挤出一圈牙膏一样。然后，喷嘴两侧附带的刮铲会自动伸出，规整混凝土的形状。这样一层层的建筑材料砌上去就形成了外墙，再扣上屋顶，一座房子就建好了，见图7-7。轮廓工艺的特点在于 它不需要使用模具，打印机打印出来的建筑物轮廓将成为建筑物的一部分，研发者认为这样将会大大提升建筑效率。目前，运用该技术已经可以打印墙体，而且该团队正在与美国宇航局合作，试图将轮廓技术运用到美国未来“火星之家”项目中，建造人类在火星上的居所。
混凝土打印由英国拉夫堡大学建筑工程学院提出，该技术与轮廓工艺相似，使用喷嘴挤压出混凝土通过层叠法建造构件，见图7-8。该团队研发出一种适合3D打印的聚丙烯纤维混凝土，并测试了这种混凝土的密度、抗压，抗折强度，层间的黏结强度等物理性质，证实该混凝土可以用于混凝土打印技术。目前该团队用混凝土打印技术制造出了混凝土构件。
图7-8 混凝土构件打印
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