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【建築】通往居住正義的烏托邦:便宜、速成3D列印噴製建築,24小時交屋

就在今年3月,堪薩斯城地產開發商3Strands甫對外宣布,全美首批3D列印住宅即將於市場出售。在此之前,德州奧斯汀非營利組織New Story與3D列印建築科技公司ICON,更在一日之內擘劃出18至22坪不等的住房,提供弱勢階層一隅安居之所。不過3D列印噴製建築,是否能帶領人類通往居住正義的烏托邦,「他山之石,可以攻錯」,下述四個歐美近期竣工或籌備中的3D列印住宅案例,或許能提供一些思考。

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3D列印建築發展強勁,但褒貶仍不一

3D列印(3D Printing)又稱積層/增材製造(Additive Manufacturing),其概念發軔首見於文學作品,直至1970年代,具體應用的雛形還有「3D 列印」此一詞彙才出現。緊接著到了1980時期,材料與製造設備的開發如火如荼展開,嗣後三十年間則技術成熟性不斷躍進,迄今3D列印早已滲透在各種和製造相關的產業,涵蓋醫療、建築、汽車以及工業設計等範疇,經濟學人甚至還以「第三次工業革命」的技術來加以褒譽。

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根據英國銲接研究中心(The Welding Institute)指出,3D列印具有設計靈活、環保節能、降低生產成本,以及快速原型製作與設計生產等優勢;但相較傳統製程,缺點其實也不少,像是最為人所詬病的材料和尺度侷限性,以及機械運作導致人力需求驟減,讓勞工聘僱緊縮成了一種隱憂。即便如此,3D列印的潛力仍瑕不掩瑜,尤其對建築業來說,它降低成本、快速施工優勢能有效對治都市住房危機,更是全球氣候變遷與永續性議題下,減少營造廢棄物並帶動循環建築的一帖良藥。

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前進窮鄉僻壤蓋房子,便攜式3D列印機成利器

案名|Chicon House
地點|美國德州奧斯汀
建築|Bjarke Ingels Group
工程|ICON

已將建築蓋上月球的當代建築巨擘比亞克.英格爾斯(Bjarke Ingels),正是紀錄片《頂尖高手》主人翁、丹麥BIG|Bjarke Ingels Group建築事務所創辦人,比亞克蔚為時代典範的佳作遍佈全球,在國內則有與台開集團合作,以層巒疊嶂為意象打造的花蓮洄蘭山莊。事實上,創意無極限的他一直是個用建築觀照永續議題與生態系統的建築師,其中攜手機器人實驗室ICON共同規劃,位於美國德州奧斯汀的“Chicon House”正是一例。

“Chicon House”是美國第首間核可的3D列印房屋,從材料、技術與環境三大主軸去構思前瞻性住宅的可能型態,並希望透過這項非營利計劃,讓無家可歸的人們免除掙扎求生的蹇困命運。誠如比亞克所闡述的小屋象徵意義,「積層製造將在未來建築中扮演著轉化性的角色。」冀盼以3D列印技術實踐居住正義,讓房子不再是難以負擔的奢侈品。

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目前ICON與BIG建築團隊合作,運用一款稱為Vulcan的3D印表機前進窮鄉僻壤來造屋,這款設備的特點是能夠使用在條件較差的環境,像是海地以及薩爾瓦多鄉村等一些可能供電不穩定、缺乏飲用水以及難以尋求技術支援的地區。如此前進荒陬野嶺,旨在為弱勢群體解決住房短缺問題,但更讓人喜出望外地,在於這款便攜式3D印表機可達到接近零耗材的卓越成果。面對這項有意義的合作案,比亞克表示無論數位技術如何一日千里,設計本質依舊未變,而機器人製造能消除從數據到物質過程中的耗損,讓人類以更快、更精準卻減少浪費的方式打造建築。

3D列印住宅建構快速,但舒適度依舊不減。
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臥房空間頗為寬敞,且有開窗採光的設計。
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兩層高3D列印住宅:現場噴製、一體成型的工法

案名|3D列印兩層樓房屋
地點|比利時韋斯特洛
建築|Kamp C
工程|Kamp C

2020年底比利時企業Kamp C運用了全歐洲最大型3D印表機,在其韋斯特洛的土地上噴製出一幢兩層樓房屋,面積90平方米(約27坪)的建築由一台固定式印表機打造,是截至目前全球唯一的兩層樓高3D列印住宅,它的竣工,更堪稱3D列印居住應用的里程碑。事實上Kamp C這個案子隸屬歐洲區域發展基金(ERDF)贊助的共創計畫C3PO(Co-creation: 3D printing with businesses)一環,期待藉由成果示範,鼓勵業者將3D混凝土印刷技術實踐在營造工程上。

探翫整個案子最獨到之處,乃是施工團隊在基地現場用固定式3D混凝土印表機噴製出一體成型的房屋,這種模式,成功讓3D列印建築走出單層結構限制,也破除工廠生產零件再到基地組裝的窠臼。

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或許很多人會對3D列印住宅的穩固耐震提出質疑,不過就這幢兩層樓住宅,強度相較快速建造模組(quick building blocks)高出三倍。目前建築作為試驗之用,團隊將監測和調查其穩固性是否能經得起時間考驗。此外,除了列印混凝土材料所含的纖維,整個住宅也將抗收縮鋼筋(shrinkage reinforcement)的使用降到最低,尤其列印技術讓傳統水泥板模亦無用武之地,這些優勢皆有效遏止了建築廢棄物生成,並減少60%的材料、工時與金錢耗費。就Kamp C來看,所有噴製印刷天數加總後,兩層樓房屋僅施作了三週即竣工,就現階段來看效率相當驚人。

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多台機械手臂同場協作,3D列印社區非難事

案名|Tecla
地點|義大利波隆那近郊
建築|Mario Cucinella Architects
工程|WASP

2019年義大利Mario Cucinella Architects建築事務所與3D列印標竿企業WASP合作,在波隆那近郊開啟名為“Tecla”的社區項目,其初衷乃是為全球人口爆炸所衍生的居住問題尋求解決之道,並提供經濟窘迫階層可負擔的住宅產品;不僅如此,所有營造材料均擷取自當地,且全數可回收與循環再用。說來也是浪漫,“Tecla”此名濫觴源自義大利小說家伊塔羅.卡爾維諾(Italo Calvino)所著經典小說《看不見的城市》,這本建築人必讀的文學作品,全書近尾聲所摹寫的虛幻之城中就有一個喚作Tecla的城市。

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社會住宅由Mario Cucinella Architects所設計,WASP企業的專家群主責工程與建造,以WASP機械手臂建造的住宅社區,標榜全球第一個運用多台3D列印機同步協作,這種模式,能讓3D列印建築拓展到袤廣的規模。至於建築輪廓則儼如蜂巢般呈現不規則曲弧造型,除了洋溢動態線條韻味,更是觀照環境的生態建築。“Tecla”最特別之處,在於它百分之百運用產於當地的粘土為材料,這種可生物降解和循環再用的土,可有效達到建築零廢棄物的目標。

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不僅如此,“Tecla”不僅能適應多種地理環境,建造方法也頗為簡便,只要透過WASP為製作者量身打造的經濟工具包即可自行生產。這種嶄新模式將大幅減少工業廢棄物,在提振國家與區域經濟發展同時,也不斲損永續性目標,從而改善區域人民的福祉。若從更寬廣的發展脈絡來審覷,3D列印建築更為日後離網生態自治區奠定基礎。目前這項計畫的3D列印已完成,若全球新冠病毒疫情得到控制,此住宅將預計在今年春季推出。

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全球首座「淨零碳排放」的3D列印住宅社區

案名|Mighty Houses
地點|加州蘭喬米拉奇
建築|Ehrlich Yanai Rhee Chaney Architects
工程|Mighty Buildings

以創新科技名聞遐邇的美國建商Mighty Buildings,於今年初宣布將和地產開發商 Palari Group攜手合作,在南加州蘭喬米拉奇(Rancho Mirage)境內草木晻翳的山區,使用預鑄3D列印模板打造15幢獨立住家,這處3D列印社區預計在2021年底啟動,並於翌年春季竣工。由於建築採用了太陽能板作為電力供應,每間屋子亦可選擇電動車龍頭特斯拉(Tesla)的能源產品Powerwall 家用電池系統來儲存太陽能,落成後,Mighty Buildings宣稱此處將會是全球首座「淨零碳排放」(net-zero emissions)的3D列印住宅社區。

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釋出的效果圖中,15幢平房將使用旗下專利的Mighty Kit系統進行建造,構築過程是採用混合的工法,包括在工廠內以3D列印材料和技術製造預鑄的模板,接著再運輸到基地現場,最後與模組化的不鏽鋼框架進行組裝;至於強度上,每塊預鑄的3D列印板模則相當於八層傳統建築材料,安全性無虞。

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矗立於社區開發土地上的平房式別墅,佔地約929平方米(約281坪),建築由一主一次的量體來佈局,除了有偌大花園庭院,還有寬闊的矩形私人游泳池;覆蓋精美石材的牆面襯以落地窗賦予時髦豁朗的氛圍,置於屋內的配置,包括設備一應俱全的客廳和廚房,以及舒適宜人的臥房和浴室。相較前述案例多為弱勢蓋房子、講究居住正義的應用,這個社區則示範了3D列印住宅的奢華與高級形式。

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圖文來源/ICONKamp CMario Cucinella ArchitectsThe Welding InstituteDesignboom、Mighty Buildings
2021-04-16 14:30 發佈
邊城X wrote:
3D 列印噴製建築,是否能帶領人類通往居住正義的烏托邦,「他山之石,可以攻錯」。

所以台灣要什麼時候才要引進3D列印建築技術?
台灣缺的是土地,建築成本相對不高
邊城X wrote:
就在今年3月,堪薩斯(恕刪)


3D列印建築蠻讓人期待的,但最讓人擔心的是強度及能耐震程度,不曉得在台灣有沒有廠商在做實際測試了,很想去看看。

至於人力降低,這是好事,以後就不用一直請外勞了。新聞也會少一點
國內3D熱潮也是一開始有話題而已~
如果能引進~並且可以合法使用(如可申請水-電),
我想可以適合租屋族~有點像固定式露營區或可成一個族群~
不過我想價錢不便宜~畢竟技術跟原料,目前國內沒有看到發展的趨勢
Liwensky wrote:
台灣缺的是土地,建築(恕刪)


以鋼構大樓來說,主體仍是需要人力、機械建構,但包材就可以用3D列印方式替代,對成本降低、施工時間縮短還是有幫助的。
台灣感覺很難
地那麼小
以後會不會.....
用3D列印技術節省6成建築成本
但土地是現在的三倍價
我懷疑材質的"毒性",及"壽命"...台灣潮濕,又熱!!
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