3D打印建筑背后的机器匠人新华网客

来源:解放日报9名工人都嫌多，马义和决定把工人减少到5人。7月19日，在上海青浦区满是近半人高野草的园区里，石子路被太阳晒得滚烫，上海盈创建筑科技有限公司董事长马义和戴着安全帽走在前面。他皮肤黝黑，这是时常守在工地的结果。他计划要在这里建4幢小高层楼房，其中一幢已初具规模。与普通工地不一样的是，这里没有堆放的建材，工人们也不需要在现场砌筑。工地旁边，是一个被白色巨幕围挡起来的大型厂棚，里面才是真正干活的家伙——一台有半个篮球场大小的3D打印机器。“28日，我们就在建好的这幢楼里举行发布会，给大家身临其境地感受3D打印房子！”马义和语气坚定。多公里外的乌镇西栅景区，另一个工地上，也有两台机器人。它们在为建造新一届世界互联网大会的场馆助力。承建者是同济大学建筑与城市规划学院教授袁烽的团队。他设计的机器人并不仅仅做3D打印，还展开了机器人木构、砖构等多种实验性建造实践。两个工地本没有交集，但在国家对智能建筑的引导下以及工业4.0来临之际，却有着相近的意义。两者都是上海企业及科研团队介入建筑业转型升级的尝试——机器替换工人，成为“机器匠人”。为了突破劳动力短缺以及传统建筑行业工作环境差等瓶颈，全球建筑界把目光投向智能建造领域。袁烽认为，中国建筑业机器换人的拐点正在到来。拐点7月28日，远离城区的青浦区新金路，平时难见一辆车的小路两旁停满了车。长龙绵延数百米，其中不乏豪车身影。进入会场，找座位很难；几百人的会场还设置了同声传译的工作间，现场有来自非洲、欧洲、中东、南亚等的出席者。这场面与5年前那场发布会的情形，不相上下。年就在这个园区内，盈创在24小时内打印出了10幢灰色矮房，宣称是全球第一次用3D打印技术造出供人居住的建筑。“以前都是我到国外去（学习），后来是一车一车的外国人到我这里参观。”马义和说，公司在苏州工业园区接待了数以千计的参观者。因为需求过于旺盛，他按人头收费，一人元，参观费就收了几十万元，“全部用于科研”。即使如今，坐在人群当中，依然可以感受到人们对3D打印技术的追逐。到场者里有产业上下游的厂家，有结构工程师，还有高校负责人。一所上海高校计划开设建筑专业，希望把3D打印作为亮点。但记者同时也能感受到不少人依然对此概念模糊。一位出席者戏谑地形容：“知道它好，又不知道它好在哪里。”在过去的5年，3D打印建筑始终进入不了主流。马义和想不通。他做建筑材料起家，年在老家湖北襄阳创业。据他介绍，原先建造房屋需要先制作模板再浇灌水泥，而现在的3D打印技术模板用量及钢筋绑扎的工作量大大减少，缩短一半以上工期，降低50%-80%人工；此外，油墨（即混凝土材料）原料是改造后的建筑垃圾、工业垃圾、矿山尾矿，还能省下30%至60%的建材。年1月，盈创宣布打印出了全球最高的3D打印建筑“6层楼居住房”和全球首个带内装、外装一体化的1平方米精装别墅。通过与海外设计公司Gensler合作打印迪拜办公楼项目，盈创还成为全国第一家在海外运用3D打印建筑技术打印办公楼项目的企业。放眼全国，北京、广东等地近年来也正在进行类似探索——将人工智能等创新成果运用于建筑领域，让机器真正渗透进工地各生产环节，让人成为管理者，进而将中国制造推向智能化。袁烽提供了一组数据：业内有个共识，当一个地区的建筑工程中劳动力成本占建筑成本总额比例超过35%时，会出现“机器换人”。在发达地区，比如中国香港，这个数字已超50%；在内地，这个数字多在30%以下，而上海略为特殊，这个数字刚过33%。多数劳动力成本高的地区，主要采用预制建筑构件、推广装配式建筑发展的方式。上海此前也紧跟步伐，市里规定年起外环线以内新建民用建筑应全部采用装配式建筑；外环线以外不少于50%，并逐年增加。弯道超车？中国并非没有可能。机器与马义和认为3D打印“全是优点，找不出一个缺点”的情感有着极大不同，袁烽很少使用3D打印的标签来描述自己的工作。3D打印技术，更专业的说法应为“增材制造”，指通过逐层增加材料的方式将数字模型制造成三维实体物件的过程。“但机器智能建造也可以做减材，比如机器人可以铣削加工木材。”袁烽的看法是，3D打印建筑最重要的意义是机器换人，但3D打印并非机器换人的唯一方式。他更倾向于解释自己的领域是数字化设计与智能建造，即通过算法实现机器比人更为精准和节能的建造。7月26日，乌镇的工地上，最高气温直逼40摄氏度。工人们每天下午不得不等到3时多才能开工。但两台会砌砖的机器人不受影响：每天工作16个小时，工期紧张时，24小时也不成问题。相比普通工人，这两名“工人”无疑拥有整个工地最好的工作环境——独立工棚、地面干净，还有电风扇散热。只见机器人用手臂抓砖、抹浆、砌墙，动作一气呵成，砌到边缘部分，还会聪明地只抹半边砂浆。机器人砌出的墙面也不一般，每块砖的角度不一，最终形成波浪般的视觉效果。“机器适合做渐变的非线性梯度变化。一般人砌砖间隔都是一致的，但是机器砌出来的，单独看一片看不出什么，组合到一起就能看到韵律感。”袁烽指着波浪般的墙面说。十年前，他也运用数字化软件设计过一面拥有绸缎般流动肌理的“绸墙”，但当时没有机器人，全部使用定制模具和人工砌筑完成。他记得那面不算大的墙，砌了两个月之久。而这次，长40多米、高2米多的复杂墙体，两周就可完工。距离验收时间只剩一个多月，施工方有些着急，袁烽则沉着许多：“两台机器相当于以前两个班组，差不多二三十人，但现在（机器之外）只需要四个人，人的劳动强度大大减少。”和记者每说起一个作品，袁烽总会报出建造时间——上海思南书局里的书报亭，从策划到建成用了21天；世界人工智能大会场馆中近平方米面积，天完成施工……年，袁烽去麻省理工学院当了一年访问学者，其间选择了数字化设计与建造方向，归来后就专心于此。他初中学过编程，拿过全市竞赛一等奖，但上大学后没再继续，直到去了麻省理工，才发现“人家是学科之间互相打通”，于是将编程重新捡起。从年研发出第一代建筑业机器人开始，袁烽团队已研究8年之久，其中移动现场式机器人已经更新到第5代，可以完成3D打印、砌砖、铣削、弯折金属、切割石块等12项工艺。在上海徐汇西岸一个项目中砌再生砖墙时，他们甚至给机器装上“眼睛”，让机器判断砖的大小以及放置的位置。乌镇工地上来自上海的项目经理姜滨，在这行干了10来年，但机器人做出来的造型，他从未见过。据国际机器人联盟（IFR）的统计，年中国机器人需求增长速度达到58%之高，全球有三分之一的机器人销往中国。中国正逐渐成为世界最大工业机器人市场。掣肘顾虑并非没有。马义和快被“标准”的问题问腻了。7月28日的发布会现场，依然有人追问相关问题。3D打印建筑目前没有专业规范，在设计建造时只能参考相近的结构和外观建筑标准，并通过实验设计来确保其结构等方面的安全可靠。“创新的东西哪里有标准呢？都按标准的话，还会有创新吗？”马义和大声说。话是不错。但涉及到人住的房子，哪一方都不敢怠慢。发布会上，叶蓓红发言时，起身拍幻灯片的人明显增多。翻页快时，还有人互相叮嘱：“都拍下来了吗？”叶蓓红是上海建筑科学研究院教授级高级工程师，其发言题目为“3D打印材料（油墨）及3D打印产品标准研究”。“所有人都在

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