最近，大规模增材制造（又称3D打印）给建筑行业带来了革命性的变化，可以在更短的时间内生产出复杂、定制的甚至是大型的部件。与传统制造方法不同，增材制造直接从数字模型逐层构建物体，为快速原型制造提供了新的可能性。随着技术的不断发展，大规模增材制造将继续带来减少材料浪费、缩短供应链和加快生产周期等优势。

今天我们将重点介绍推动这一领域发展的先锋企业，展望3D打印技术的未来。

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增材制造的先驱

谁是增材制造的先驱？这些具有远见的创新者不仅重新定义了现代生产的界限，还释放了三维打印技术的全部潜能，彻底改变了各行各业，重塑了制造业的未来。

例如，建筑事务所SHoP为迈阿密设计公司设计了一个名为“Flotsam & Jetsam”的实验性公共广场装置，标志着3D打印技术的飞跃。

与此同时，美国奥尔巴尼的梅西克·科恩·威尔逊·贝克建筑事务所（MCWB）利用3D打印技术修复了赖特的安妮·菲佛教堂（Annie Pfeiffer Chapel）。

在佛罗里达州中部的佛罗里达南方学院校园内，矗立着不少于11座赖特设计的建筑，这些建筑被统称为“太阳之子”，建于1941-1958年，历时近20年，于2012年被评为地标性建筑。

在MCWB负责修复的几座重要建筑中，安妮·菲佛礼拜堂的修复难度最大。教堂采用了赖特独特的纺织砌块系统，这种系统于1923年首次用于加利福尼亚好莱坞著名的约翰·斯托尔住宅。赖特设计这些砌块是为了体现他的“有机”建筑理念，即从周围环境中自然生成。

在佛罗里达南方学院，这些模块在安妮·菲佛礼拜堂的使用最具雕塑感；但1944年的一场飓风和1981年的一次误导性修复活动使得建筑的大部分模块受损，而更换用于建造这座建筑的数千块图案精美的纺织品砌块将耗资巨大。

建筑师杰夫·贝克（Jeff Baker）是MCWB公司的合伙人，负责小教堂的监理工作，他说："我们仍然使用手工加工方法完成大部分此类工作。“但很明显，3D打印与数控加工相结合，将成为这些模具的未来发展方向。

贝克的团队参考了赖特的原始蓝图，并根据这些蓝图制作了基准三维软件模型，然后制作了积木的底片。模具的各个部分被分离出来，以适应3D打印机的床身，然后打印出来。他们将一些手工制作的部件添加到打印元件中。

虽然尚未在项目中使用，但模具的打印工作仍在继续，目的是打印整个模具面板，这将大大降低校园模具制造的成本。

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3D打印工艺

增材制造将精密工程与艺术性融为一体，使设计师和制造商能够将复杂的想法变为现实，并强调可持续性。例如，Arthur Mamou-Mani 和 Wonmin Park等设计师和建筑师创造了替代大规模制造的材料，消除了浪费。

Mamou-Mani还为时尚品牌COS创造了一个由可持续生物塑料制成的3D打印装置，名为Conifera，并在2019年米兰设计周上首次亮相。

制造服务公司NRI与建筑公司合作，改变全球生产模式，提高领域的材料质量。另一方面，海湾地区的工作室Emerging Objects致力于为建筑师创新3D打印技术和材料，在网上分享他们的配方。

Gramazio Kohler Research和苏黎世联邦理工学院的研究人员开发出了一种三维打印轻质混凝土模板的方法，这种模板还可以回收利用。

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使用天然材料进行3D打印

3D打印的可用范围远远超出了塑料，可以复制粘土和土纤维纺织品等天然材料。这一创新不仅具有突破性，而且为具有环境可持续性的尖端设计铺平了道路。

奥克兰的建筑师罗纳尔·雷尔（Ronal Rael）和弗吉尼亚·圣弗拉特罗（Virginia San Fratello）利用粘土、土坯砖块等材料和其他不可能的材料建造建筑，以消除政治偏见。圣弗拉特罗还探索将增材制造与泥土和雪等自然现象相结合。

另一方面，匹兹堡艺术家布莱恩·彼得（Brian Peter）制作的三维打印陶瓷将艺术与技术相结合。哥伦比亚大学建筑、规划和保护研究生院助理教授兼自然材料实验室主任洛拉·本·阿隆（Lola Ben-Alon）致力于将地球和生物材料融入制造中。

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3D打印房屋

3D打印房屋正在重新定义建筑业的未来，它提供了一种革命性的建筑方法，集速度、效率和可持续性于一体，同时还突破了建筑设计的界限。以奥斯汀的“零号屋”（House Zero）为例，它是由建筑公司Lake|Flato和三维打印公司ICON联合设计的一座高设计感、高能效住宅，堪称未来3D打印住宅的典范。

Universe Architecture的创始人、荷兰建筑师扬贾普·鲁伊斯塞纳尔斯（Janjaap Ruijssenaars）早在2013年就与意大利艺术家、数学家里努斯·鲁洛夫斯（Rinus Roelofs）合作创建了世界上第一座3D打印房屋。

南非建筑师凯文·金维勒（Kevin Kimwelle）和得克萨斯州建筑公司ICON也有一个共同的目标，那就是让所有人都能买到便宜、方便、宜居的住房。当然，在一些建筑商开始将自动化和三维打印技术融入其项目的同时，其他建筑商也在向国际同行寻求建筑增材制造方面的灵感。

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打印未来

增材制造正在塑造未来，将大胆的想法变为现实，并以以前无法想象的方式改变我们的设计、创造和建造方式，推动各行各业的创新。

设计工作室SEArch+和机器人公司ApisCor为美国国家航空航天局的3D打印火星栖息地挑战项目设计了一个集成了辐射防护功能的双曲面住宅。建筑师Tsz Yan Ng在密歇根大学陶布曼建筑与城市规划学院的支持下，通过一种用于无纺布纺织品的新型增材制造技术，即机器人针刺技术推动了材料创新的发展。

乌克兰的教育和科学部与波兰的人道主义基金会Team4UA合作，用3D打印技术替换了在战争中失去的校舍，增材制造技术正在实实在在地造就下一代。

总之，增材制造已成为现代生产的变革力量，为各行各业的创造力、效率和可持续发展带来了新的机遇。随着这项技术的不断发展，其彻底改变设计和制造流程的潜力将与日俱增，为创新无止境的未来铺平道路。