（文章來源：中關(guān)村在線）

新加坡南洋理工大學(xué)（NTU Singapore）的研究人員開發(fā)出了在不到一天的時(shí)間內(nèi)對(duì)整體浴室進(jìn)行3D打印的技術(shù)。打印完成后，浴室配備馬桶成為預(yù)制單元，隨時(shí)可用于建筑項(xiàng)目。其內(nèi)部包括水槽，鏡子，淋浴，馬桶，陶瓷瓷磚墻壁和地板，配有隱藏式排水管和管道。

這可能有助于公司建造預(yù)制浴室單元的速度比目前快30％，且用料減少30%。在過去的四年中，研究團(tuán)隊(duì)專注于開發(fā)一種特殊的混凝土混合物，其流動(dòng)性足以流過管路和印刷噴嘴，但可以足夠快地硬化，以便下一層能夠繼續(xù)快速3D打印。除了確保始終如一的打印質(zhì)量外，最終產(chǎn)品還必須與傳統(tǒng)混凝土一樣堅(jiān)固。

這項(xiàng)創(chuàng)新是由NTU新加坡3D打印中心Tan Ming Jen副教授領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)與Sembcorp Design and Construction公司以及Sembcorp Architects＆Engineers合作開發(fā)的。新加坡3D打印中心由新加坡國家研究基金會(huì)（NRF）成立，負(fù)責(zé)3D打印技術(shù)的研究和開發(fā)，并加速該技術(shù)的應(yīng)用推廣。

這是新加坡借助數(shù)字制造和機(jī)器人制造方法來降低熟練勞動(dòng)力和人力需求，從而提高新加坡建筑業(yè)的生產(chǎn)力。畢竟在新加坡，高昂的人力成本甚至成為建筑業(yè)快速發(fā)展的阻礙。自2014年起，新加坡所有非登陸住宅政府土地銷售（GLS）場地都要求在其施工過程中使用預(yù)制浴室單元PBU。PBU通常由混凝土澆鑄而成，并在現(xiàn)場完全預(yù)裝配所有必要的飾面和配件，隨時(shí)可以吊裝并安裝在建筑項(xiàng)目中。

通過將大部分制造工地轉(zhuǎn)移到工廠的受控環(huán)境，與2014年之前的現(xiàn)場施工相比，PBU節(jié)省了大約60％的時(shí)間和人力。還可以更好地控制材料和預(yù)制工藝，使產(chǎn)品質(zhì)量更高，浪費(fèi)更少。Tan副教授表示，3D打印浴室裝置可以幫助制造商縮短生產(chǎn)時(shí)間，同時(shí)降低運(yùn)輸成本，碳排放和材料浪費(fèi)。傳統(tǒng)的PBU需要大約兩周才能準(zhǔn)備好，利用3D打印技術(shù)有望將時(shí)間縮短到五天，大大提升樓宇建設(shè)速度。

由機(jī)械，土木和材料工程，建筑和機(jī)器人等學(xué)科組成的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)必須首先開發(fā)可以3D打印的特殊混凝土混合物。新的混合物包括綠色建筑材料，如混合土，由粉煤灰廢料制成。另外該團(tuán)隊(duì)還必須開發(fā)新的3D打印和控制系統(tǒng)，使噴嘴的流速與混凝土的硬化性能相匹配。

然后使用6軸KUKA機(jī)械臂在單個(gè)構(gòu)造中進(jìn)行印刷，該臂具有約6米的直徑。將特殊設(shè)計(jì)的混凝土混合物送入混合器并從安裝在機(jī)器人臂上的噴嘴中擠出，根據(jù)CAD數(shù)字圖紙逐層沉積材料。

為了節(jié)省材料并實(shí)現(xiàn)高達(dá)30％的重量減輕，PBU的墻壁以W格子形狀印刷，這為最終結(jié)構(gòu)提供了額外的強(qiáng)度。研究小組3D打印試制了兩個(gè)PBU。一個(gè)尺寸為1.62mx1.5m×2.8m的浴室僅用了9小時(shí)，而第二個(gè)PBU尺寸為2m×2.6m×2.8m的浴室花了大約12小時(shí)制成。

在整個(gè)過程中，NTU的研究人員與Sembcorp的工程師密切合作，他們提供了工業(yè)投入并評(píng)論了研究成果，并為3D打印提供了資源和材料。他們還在兩個(gè)3D打印的PBU上安裝了建筑裝飾和管道裝置。較大的3D打印PBU已經(jīng)過嚴(yán)格的行業(yè)測試，結(jié)果顯示它符合新加坡標(biāo)準(zhǔn)SS492：2001中規(guī)定的所需強(qiáng)度和穩(wěn)健性。目前正在進(jìn)行耐火測試，作為建筑創(chuàng)新專家組（BIP）PBU驗(yàn)收框架要求的一部分。

展望未來，該團(tuán)隊(duì)期待獲得新加坡建設(shè)局（BCA）的試驗(yàn)所需的批準(zhǔn)，并通過許可將該技術(shù)商業(yè)化。
（責(zé)任編輯：fqj）