来源：中国网
中国网9月14日讯
机器人印刷混凝土施工技术是清华大学建筑学院的科研成果之一。通过评估，进入产业化推广阶段。这项技术已在许多实际工程中得到实验应用。目前，河北下花园吴家庄的农民房已经3D打印建成。该农宅功能合理、形象美观、结构坚固、生态节能。
这项技术是由许卫国教授的跨学科团队独立开发的。它以数字化建筑设计方法和机器人自动控制系统为基础，将3D打印技术与特种混凝土材料技术相结合。它是一种创新的智能建筑技术。该技术的优点是省工、高效、低成本、高质量。此外，它还可以实现传统建筑的设计和建造，以及各种美丽的不规则曲面的建造。
吴家庄农房106平方米，采用当地传统窑洞形式。是“3大2小5开间”的房子，分别有3个大客厅和卧室，屋顶为管状拱形结构。这两个房间是厨房和厕所。
在农家书屋的打印施工中，采用了三套机械臂3D打印混凝土移动平台，分别放置在三个开间的中央，直接对地基和墙体进行原位打印。同时，在建筑外的机械臂轨道两侧，所有圆柱形拱形屋顶都是现场预制和印刷的，圆柱形拱形屋顶用起重机组装在印刷墙上。建筑外墙采用编织纹理装饰，与结构墙一体印刷，墙体中心填充保温材料，形成装饰、结构、保温为一体的外墙体系。
农家书屋采用全数字化工作流程设计，其建筑方案采用参数化数字化设计生成，设计前期考虑结构的合理性和印刷施工的可行性。建筑的物理设计和结构计算、水暖电设计和印刷路径规划、室内全装配式装修设计都在同一个三维数字模型上完成，保证了整个设计过程中信息传递的连贯性和各学科之间信息交流的有效协同性。
建筑安全是3D打印的重要组成部分，3D打印是一种新的施工方法。在这个项目中，结构工程师使用Midas软件对三维模型进行整体计算和分析。首先，根据节省材料的要求，将拱形屋面和墙体设计为带桁架的空心墙体。结合3D打印设备前端出料口的尺寸，深入分析比较拱、墙构件的桁架布置，从而确定构件的最终尺寸。然后将构件的实际尺寸反馈到整体模型中，分析构件的内力。最后，对施工吊装进行分析，确定合理的施工吊装方案。由于参数化数字模型为实现建筑与结构专业之间的数字信息交换提供了一条顺畅的途径，因此结构设计过程可以与建筑形态建模紧密协调。此外，为保证结构的可靠性，分别对墙体、拱顶、平屋顶等重要构件进行了构件失效试验，并对农房整体结构进行了振动台试验，验证了3D打印混凝土建筑工程的安全性。
“机器人手臂3D打印混凝土移动平台”由可移动机器人手臂和3D打印设备、轨道、可移动升降平台、拖带平台等组成。在3D打印设备中，机械臂和打印前端安装在升降平台上，可以在平台上移动，而打印材料、进料、搅拌和泵送机安装在牵引平台上。打印平台只需两个人在移动平台上操作按钮，即可完成全屋的打印和施工，充分集成和简化了混凝土3D打印的流程，最大限度地减少了打印和施工过程中所需的人力投入。
实施乡村建设行动，提高乡村建设水平，促进乡村振兴，事关社会经济发展大局和农村居民切身利益。要不断改善农村人居环境，提升农村房屋现代化水平，提高农村房屋质量，就要明确具体的建设方法和途径。机器人3D打印混凝土施工技术的推广应用将成为具体措施和有效方法。
农家书屋项目团队成员有、孙、何玉婷、梅越、吴文建、黄淑怡、毛宇轩等。清华大学建筑设计研究院有限公司PG One、清华大学水土学院土木工程系彭锋(顾问)、张道波负责结构设计。本项目由无锡合庆数字建筑科技有限公司负责建设。
