3D打印造房機器人或成為主流
一個被稱為Minibuilders的全新3D打印建筑機器人套件，可以像建筑工人那樣3D打印出一間房屋，其快速、低價、安全讓建筑機器人有望成為下一代強大的建筑必備工具。
其運作方式基本上和同類型的無人建筑機器人一樣，逐層澆筑流體建筑材料。但是它最大的不同在于，可以打印的建筑體積更大，而且設計方法也與眾不同。
這套系統的核心是一個龐大的主部件，有兩個裝有液化合成大理石的大型圓筒，大理石經獨特的配方制成。氣胎注射筒會通過長長的管子推動材料，那些管子將被安置在一個建筑工地上，與三個敏捷的專業附屬機器人協同工作。有些研究人員會覺得自己就像是一個建筑師，把自己的建筑構想通過一個巨大的獨立機器變成現實，而Minibuilders在團隊中扮演的角色就像一個包工頭，在建設過程中“招募”各相關領域里的建筑專業資源。
和構建傳統建筑物一樣，建筑流程需要從一個堅實的地基開始。地基機器人是一臺裝配了傳感器的設備，可以沿著地上標記的線進行工作。建筑師可以在建筑臺上面先勾勒出建筑的輪廓，然后地基機器人開始進行連續螺旋式循環，澆筑好前20層建筑材料。基本上，我們可以把這個地基機器人看作是一個從底層開始堆積建筑材料的“建筑師”。
一旦地基鋪好，建筑工人可以把一個“抓握機器人”緊夾在地基上面，它和地基緊密的黏合在一起，瞬間就能變成世界上最先進的“小鏟刀”。
抓握機器人的噴嘴可以水平移動，便于在地基基礎上使用更多材料來創造建筑，它還可以在建筑物上面增加動態紋理。在澆筑一層全新材料的時候，為了加速材料的干燥固化速度，抓握機器人還配置了一對加熱器，這對加熱器可以吹出熱風，熱固大理石混合。由于材料堅硬，支持在水平方向進行擴展，因而機器人可以打印屋頂或其他懸臂結構。
可以肯定的是，Minibuilders將在未來建筑機器人領域里扮演一個非常重要的角色。
3D打印最大的優勢在于較高的產品精度以及生產效率，并且整個打印過程無需實時操作從而大大降低了人工費用，但是專業級3D打印機價格較為高昂，少則幾十萬多則幾百萬，同時材料的成本也不低，再加上材料無法循環利用，這些都是讓企業望而卻步的原因。
隨著3D打印的普及以及技術的進展，到2016年，企業級的3D打印機的價格將會掉到2000美元。跟大多數新興技術一樣，價格下降、省時省錢、性能改進、能力提升，技術的逐步進展會讓這一設備從小生態市場發展成被普遍接受。
近日，美國一教授利用3D打印設備一天時間打印出一座房子來，并引起建筑界的震驚，3D打印近年來發展十分迅速，預計對于一些高端制造業會產生巨大的沖擊，像航空航天、高端裝備、建筑等。
3D打印房子
超級機器人造房只需24小時
近日，美國航空航天局出資與美國南加州大學合作，最新研發出“輪廓工藝”3D打印技術，24小時內就可以印出大約232平方米的2層樓房子，只要一個按鍵就可以操控機械打印出房子。由于大大節約了建筑時間和建筑成本，該技術讓人類可以在移民月球或火星后可以就地取材，快速并且批量打印出“外星屋”。有中國網友調侃稱，“輪廓工藝”技術或成打壓房價的神器，從此北上廣的“蟻族”們再也不必蝸居地下室了。
據報道，美國南加州大學的“輪廓工藝”3D打印技術項目，系由美國航空航天局出資贊助的。據“輪廓工藝”項目負責人、南加州大學教授比赫洛克·霍什內維斯介紹，“輪廓工藝”其實就是一個超級打印機器人，其外形像一臺懸停于建筑物之上的橋式起重機，兩邊是軌道，而中間的橫梁則是“打印頭”，橫梁可以上下或者前后移動，進行X軸和Y軸的打印工作，然后一層一層地將整棟房子打印出來。
令人稱奇的是，“輪廓工藝”的工作速度非常快，在24小時之內就能打印出一棟2層樓高、2500平方英尺（約合232平方米）的房子。“輪廓工藝”3D打印技術目前已經可以使用水泥混凝土作為材料，按照設計圖的預先設計，利用3D打印機噴嘴噴出的高密度、高性能混凝土，逐層打印出一道道墻壁和隔間、裝飾等，再利用機械手臂完成整座房子的基本架構。全程由計算機程序操控。
據介紹，為了節省建筑材料，“輪廓工藝”機器人打印出來的墻壁是空心的，雖然質量更輕，但它們的強度系數約為10000psi（即每平方英寸能夠承受10000磅壓力）—遠遠超過了傳統房屋的墻壁，而且節省了20%-25%的資金和25%-30%的材料。而最大的節省還來自人力，通過使用3D打印機，“輪廓工藝”將節省45%到55%的人工，相應地也會使用更少的能源，排放更少的二氧化碳，不僅大大降低了成本，而且大大提高了速度。
3D打印房子
該機器人不僅可負責打印外墻，鋪地板、水管、電線，甚至連上漆、貼墻紙也一手包辦，但它并不能完全取代工人，住宅建筑的許多部分，諸如水電、供熱管道、門窗和吊頂等仍需要借助人力手工完成安裝。雖然“輪廓工藝”技術還存在一些不足，但是它的誕生意味著在這個領域也會有許多全新工種的誕生。目前，該項目已經獲得眾多建筑機構和公司的關注。
值得一提的是，“輪廓工藝”技術不僅僅被局限在地球使用，還可以運用于外太空。據聯合國估計，2050年全球人口將達到史無前例的96億人，地球居住空間將更為擁擠，荷蘭非營利組織“火星一號”從20萬報名者中挑出1058人，參加移民火星訓練，預計將挑選出24位移民者，2024年分成6個梯次依序升空到火星居住。而人類未來若要移居其他星球，解決住宅問題可謂首要任務。
霍什內維斯教授稱，如果未來人類若要在月球上建造棲息地，九成建材有望取自月球土壤，而其余材料則或需由宇宙飛船從地球運往月球。由于“輪廓工藝”可以更快速、更環保地批量建造出適合人類居住的建筑，可以想見，隨著這項前沿技術趨于純熟，“太空移民”有望過著更舒適的生活。
3D打印機器人將成為一種趨勢
如今，3D打印機已成為新一代智能機器人，它們能設計、制造、修理、回收其他機器，甚至能夠改進和升級機器自身，達到“機器制造機器”的新境界。
2013年，由來自巴塞羅那知名建筑事務所Institutefor Advanced Architectureof Catalonia的工程師Petr Novikov和Sa?a Joki? 聯手荷蘭設計師JorisLaarman傾力打造的3D打印機器人系統。項目發言人將這一3D打印系統稱之為“反重力模型”，將打印好的材料擠出，并立刻懸空制造出三維打印品，可以說節省了人力的同時，還十分方便，只需要輸入操作程序，一切搞定。
不僅如此，這款3D打印機器人的打印速度比普通3D打印機快上許多，同時，3D打印成品的體積、形狀可謂隨心所欲，這無疑是機器人科技與3D打印技術的完美結合。3D打印機器人，能夠懸空打印3D材質，并對所制成的3D打印進行無限延伸、擴大等操作。與普通的3D打印機不同，這款3D打印機器人運行時需要一個平坦的、水平的操作平臺，在不需要任何輔助支撐結構的情況下，它能夠很好地打印出表面平滑的、垂墜的3D打印材料，并將它們“編織”成設計者所要的形狀。
11月28日，中科院重慶綠色智能技術研究院智能裝備集成室，全國首臺3D打印并聯機器人正在打印一個罐子。“這臺3D打印并聯機器人主要由并聯機構、3D打印頭、溫控設備和軟件系統組成。其中，并聯機構包括機械手臂、電機、減速器等部件。”該院機器人技術研究中心副主任鄭彬說，3D打印頭安裝在機械手臂的前端，先在電腦上建模并傳輸給機器人，利用ABS工程塑料為原材料，通過材料熔化和層層覆蓋的方式，就能打印出不同形狀的塑料產品。
3D打印機器人
對此，中科院重慶研究院院長袁家虎表示，該院已成立了3D打印技術研究中心，一期投入約2000萬元購買設備，并引進了國家973計劃首席科學家段宣明加盟，針對3D打印材料、效率和精度等問題進行研發，“例如，目前全球3D打印的精度最高能達到20微米，我們計劃在2年內，使精度提高到5微米，達到世界領先水平。”
據了解，中科院重慶研究院于今年初開始研發3D打印并聯機器人，目前已完全實現軟硬件自主開發。“3D打印機器人可廣泛應用于輕工業制造。我們正在尋找合作伙伴，以盡快推向市場。”袁家虎說。
新技術正在重塑全球制造業格局
當前傳統制造業可以大批量生產幾乎能夠提供任何人們想要的產品，但這些標準化的，甚至是千篇一律的產品，已經無法滿足人們的個性化需求。而“3D打印作為先進制造技術之一，是一項革命性新型制造技術，它改變了通過對原材料進行切削、組裝進行生產的加工模式，實現了隨時、隨地、按不同需要進行生產，滿足了人人可以創造個性化產品的需求。同時3D打印技術還可大幅降低生產成本，提高原材料和能源的使用效率，減少對環境的影響。
3D打印技術的魅力在于它的便捷，用它來制造服裝、建筑模型、人造牙齒、低精度機器零件等，為越來越多的行業帶來更高的生產力、經濟的個性化定制、更優的質量和更好的效率，目前國內主要應用于制作業。
與傳統制造的“車銑刨”等“減法”工藝相反，3D打印就是做“加法”，“造房子使用的水泥與3D打印有共同之處，水泥可以澆鑄，把它做成各種形狀；3D打印也是使用各種液化的、絲狀的、粉狀的各種形態材料，最后打印產品。”
3D打印房子
3D打印對于傳統制造業是顛覆性的，沖擊最大的就是模具企業。中國作為全球最大的制造業中心，優勢在于大規模制造和低端的勞動力成本，但是隨著工業機器人與3D打印機的出現，對于中國制造的威脅非常大。
但是3D打印技術是對切削、鑄造、鍛造與焊接等傳統制造技術的補充與完善，不可能完全取代傳統制造技術。3D打印技術在部分領域改變了大規模生產線的生產方式，使得未來的生產將不再需要大規模的生產線。長期來看，3D打印技術會給勞動密集型產業帶來一定沖擊，但不會帶來海量失業，短期內并不能像工業機器人一樣實現對勞動力的大規模替代。
無論如何，3D打印技術實現了一種可能，只要你有一臺電腦，一個想法，不管你在窮鄉僻壤，還是繁華都市，都可以通過自己的方式，改造這個世界——至少改變自己的世界。
(責任編輯：admin)
3D打印市場規模不斷擴大，
工信部：去年全球3D打印產
2020年，全球3D打印產業規
工業級3D打印設備占主流，
3D打印，制造業的未來
三年后市場規模可達56億，
