□ 本報(bào)記者 謝詩涵 王子杰

水泥、粉煤灰、硅灰、外加劑、鋼纖維等六七種不同原料依次加入水泥攪拌機(jī)，一旁通過泵管相連的3D打印機(jī)以這種新型混凝土為“油墨”，按照規(guī)定路線將其擠出打印機(jī)。不到兩小時(shí)，一個(gè)免模板數(shù)字化成型、曲面線條靈動(dòng)自然的3D打印非機(jī)動(dòng)車車棚呈現(xiàn)在記者眼前。

“這款新型車棚所使用的超高性能混凝土（UHPC）是我們的最新研究成果打印機(jī)。這種材料抗彎強(qiáng)度高，具有很強(qiáng)的防火、抗爆和抗沖擊能力。”東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授張亞梅介紹，超高性能混凝土的不少原料都是工業(yè)副產(chǎn)品，粉煤灰是電廠出來的，硅灰是硅鐵合金廠出來的，這些工業(yè)廢棄物到了這里成了“寶貝”。

作為南京綠色增材智造研究院的主要技術(shù)支持力量，張亞梅團(tuán)隊(duì)嘗試將這種超高性能材料用于大尺度構(gòu)件3D打印打印機(jī)。而這并不是張亞梅團(tuán)隊(duì)第一次挑戰(zhàn)“不可能”。建成國(guó)內(nèi)首個(gè)3D打印綠色裝配式智慧建筑，打造國(guó)內(nèi)首例原位3D打印可交付二層單體建筑……在張亞梅看來，將固廢綠色再利用技術(shù)和3D打印技術(shù)相結(jié)合，本身就是建筑領(lǐng)域的一次變革。

傳統(tǒng)澆筑建造中，工人需先立起模板，然后放置鋼筋籠，澆筑混凝土并待其硬化后再將模板拆除，整個(gè)流程大量依賴人工，勞動(dòng)效率較低打印機(jī)。記者了解到，一個(gè)構(gòu)件中模板成本約占建造總成本15%—20%，當(dāng)建筑的造型不規(guī)則時(shí)，模板只能一次性使用，這也造成了浪費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年建筑垃圾產(chǎn)生量近35億噸，占城市垃圾總量的30%—40%，但回收利用率卻很低。

能否在對(duì)傳統(tǒng)建造模式轉(zhuǎn)型升級(jí)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)建筑垃圾資源化利用？“現(xiàn)實(shí)中，搞設(shè)備的不懂材料，搞材料的缺少設(shè)備打印機(jī)?！睆垇喢氛J(rèn)為，傳統(tǒng)建筑行業(yè)要向3D智能建造轉(zhuǎn)型，需要梳理解決材料研發(fā)、打印設(shè)備再到應(yīng)用端的全產(chǎn)業(yè)鏈問題。201*年，張亞梅團(tuán)隊(duì)與南京嘉翼精密機(jī)器制造股份吉印通團(tuán)隊(duì)達(dá)成合作。兩支團(tuán)隊(duì)攜手南京江北新區(qū)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研創(chuàng)園管委會(huì)，組建南京綠色增材智造研究院，共同攻克固廢綠色再利用技術(shù)與建筑3D打印技術(shù)融合的難關(guān)。

“制造一臺(tái)3D打印機(jī)器不算難，難的是材料的選擇打印機(jī)。第一臺(tái)機(jī)器建好后，我們花了*個(gè)月才拿到合適的打印材料?！蹦暇┘我矶麻L(zhǎng)李進(jìn)坦言，3D智能建造對(duì)材料要求特別高，混凝土硬化時(shí)間尤為講究，工廠此前曾嘗試自制打印材料，但均以失敗告終。“直到張教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新材料加入，我們的機(jī)器才真正有了用武之地。”李進(jìn)說。

再生粗骨料、再生磚粉、再生砂、尾礦砂……南京綠色增材智造研究院三樓的材料研發(fā)實(shí)驗(yàn)室里，張亞梅向記者展示十多種3D打印原材料打印機(jī)。為適應(yīng)不同場(chǎng)景，張亞梅團(tuán)隊(duì)反復(fù)進(jìn)行測(cè)試，不斷改良用于3D打印的混凝土配方?！案黝悘U棄物來源復(fù)雜、性能不穩(wěn)定，資源再利用時(shí)必須要考慮其長(zhǎng)期性能，需要掌握好添加尺度。針對(duì)不同項(xiàng)目需求，我們將不同廢棄物復(fù)合使用，讓材料為建筑服務(wù)。這也是我們材料研發(fā)與后端應(yīng)用緊密結(jié)合的優(yōu)勢(shì)?！睆垇喢氛f。

南京市六合區(qū)雄州街道靈巖社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心是一座二層小樓，紅藍(lán)兩色、波浪曲線型的外觀格外搶眼打印機(jī)。這個(gè)去年完成的項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)首個(gè)真正意義上可居住的原位3D打印二層建筑。“不同于以往在工廠打印好構(gòu)件后現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配式安裝，這個(gè)項(xiàng)目需要在現(xiàn)場(chǎng)原位進(jìn)行3D打印，這也就意味著所有的突發(fā)情況只能在現(xiàn)場(chǎng)解決?！崩钸M(jìn)回憶，在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)各種天氣環(huán)境下，添加粗骨料的打印材料泵送難度倍增，出現(xiàn)泵管爆裂、材料未擠出即凝固等狀況。雙方團(tuán)隊(duì)就地調(diào)整原料配比，問題一一得到解決。

3D打印設(shè)備及材料的迭代創(chuàng)新，不斷激發(fā)建筑業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力打印機(jī)。相較傳統(tǒng)澆筑建造，3D打印建筑的碳排放量降低約39%，是建筑全生命周期實(shí)現(xiàn)碳中和的重要一環(huán)。去年3月，南京嘉翼帶著3D打印機(jī)器與產(chǎn)品首次“出海”，受到眾多國(guó)外企業(yè)關(guān)注。同年9月，團(tuán)隊(duì)正式簽約進(jìn)駐中阿（聯(lián)酋）產(chǎn)能合作示范園。李進(jìn)表示，項(xiàng)目投用后，預(yù)估一條生產(chǎn)線年處理建筑垃圾50萬—*0萬噸，年利潤(rùn)可達(dá)5000萬元。

“發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力不是忽視、放棄傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)打印機(jī)。3D打印建造讓建筑建造的生產(chǎn)效率和新材料的使用效能大幅提高，城市固廢再利用技術(shù)則讓智能建造更綠色低碳。”李進(jìn)說。企業(yè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)實(shí)施百余個(gè)3D打印項(xiàng)目，共擁有相關(guān)核心專利技術(shù)121件（其中發(fā)明30多件），13條生產(chǎn)線分布在國(guó)內(nèi)9個(gè)省及阿聯(lián)酋、加拿大、新加坡等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

產(chǎn)業(yè)要“走出去”更要“落下來”打印機(jī)?！霸谶@過程中，所有技術(shù)都要相當(dāng)成熟才能做大規(guī)模推廣應(yīng)用。我們希望在一個(gè)個(gè)示范項(xiàng)目中不斷改進(jìn)技術(shù)，并通過一系列標(biāo)準(zhǔn)的制定，加快推進(jìn)智能建造技術(shù)的推廣應(yīng)用?！睆垇喢氛f。