3D打印的房屋坚不可摧

Building Resilient 3D-Printed Homes

3D打印技术正以惊人的速度，彻底颠覆了传统的建筑模式。建筑师和工程师们，能够像魔术师一样，通过层层精准的打印，快速构建出复杂多变的建筑结构，个性化定制属于自己的豪宅。人们都想了解，打印出来的房屋，质量和传统的建造方式相比，究竟孰优孰劣？

2023 年是美国发生数十亿美元天气和气候灾害的历史性一年。根据 NOAA 国家环境信息中心 （NCEI） 的报告，在美国，每年有近 1000 亿美元因自然灾害而导致的相关损失。保险公司也会基于风险进行评估并提高房主的保费，甚至选择完全不承保自然灾害频繁地区的房屋。

在新开拓的房屋建设区域，设计建筑物和住宅不仅是创造伟大的建筑和充满活力的社区，还需要将暴风雨的频率和自然灾害的严重程度等因素综合加以考虑。

该过程的一部分是确保房屋皮实耐造，并通过各项严格的测试以确保性能。这对于房屋和建筑物的设计至关重要，这些房屋和建筑物不仅要舒适且具有视觉吸引力，而且有助于降低在发生野火、飓风和龙卷风时遭受损失的财产和人身风险。一直以来，基于国内和国际标准，博彭完成了一系列标准化测试，以确保打印的建筑物及构件，符合并超越现有全方位的标准和规范。

耐火性 根据美国国家消防协会 （NFPA） 的数据，估计有 450 万户家庭面临野火的高风险或极端风险，火灾每年给美国家庭造成 73 亿美元的财产损失。作为回应，博彭设计了一个特定的住宅系列，以结合建筑和先进技术作为解决方案，并进行了严格的测试，以设计出更耐火的房屋墙体系统。使用 ASTM E119 评估建筑物耐火性的基本指标。该标准由美国材料与试验协会 （ASTM） 制定，作为评估建筑构件（如墙壁）在失效前可以承受火灾的极端高温多长时间的基准。该测试涉及具有渐变温度曲线的受控火灾，随着时间的推移逐渐增加。然后喷水以模拟消防水带和墙壁的结构负载，以确保承重墙在火灾期间暴露后继续发挥作用。

3D打印的双层结构的承重墙体已达到 2 小时防火等级，并且正在开发超过 3 小时防火等级的墙体。这意味着任何使用双层结构打印出来的墙体，都具有此防火等级。建筑物和房屋采用经过此标准测试的打印墙体建造，为居住者提供了一个延展窗口，以便在发生火灾时安全疏散，从而降低损坏的风险以及潜在的财产和生命损失。

3D打印建筑安全性、抗震大起底！

实际上，3D打印在建筑领域的应用，远不止于速度和成本效益，它还通过精细设计与材料创新，确保了建筑的坚固与耐久性。

首先，3D打印技术赋予了建筑师和工程师前所未有的设计自由度与精确度。在设计阶段，他们就能利用先进的计算机模拟技术，对建筑的抗震性能进行详尽分析。这意味着，通过预测建筑在地震中的表现，设计团队可以灵活调整方案。

墙体的不同结构

比如3D建筑师可以增加墙体厚度、引入额外的支撑结构，或优化建筑形态，以确保建筑在地震中保持稳定，宛如磐石。在材料选择方面，3D打印技术同样展现出了其独到之处。

从混凝土、聚合物到复合材料，这些材料均经过精心挑选，以其高强度和高韧性著称。它们能够在地震发生时有效吸收和分散能量，减少建筑受到的损害。特别值得一提的是纤维增强混凝土（FRC），这种材料通过添加纤维成分，显著提升了混凝土的抗拉强度和韧性。

因此，采用这些先进材料的3D打印建筑，在抗震能力上无疑达到了新的高度。3D打印技术在建筑领域的另一大亮点，在于其能够实现建筑构件的一次性整体成型。这一特性，极大地简化了传统建筑中的复杂接缝与连接工艺。

3D打印剪力墙测试

与传统建筑方式相比，3D打印建筑的结构更为统一，减少了潜在的弱点，从而显著增强了其抗震性能。因为整体性强，能量在地震中的传递路径更为连续，减少了因接缝断裂，而导致的结构破坏风险。

3D打印空腔加钢筋所形成的结构柱

内外墙体拉结筋加固

应对极端飓风条件 随着气候变化和恶劣天气事件频率的上升，全国各地的社区都需要保护，以抵御飓风的持续增长。对于飓风多发地区的居民来说，墙体组件需要超越耐火性，并使用一系列 ASTM 标准来测试墙体构件在飓风条件下的性能。

第一个标准 ASTM E 330 评估了模拟风载碎屑冲击下墙体的结构性能。它评估了飓风来临时墙体抵抗飞行物强力冲击的能力。在这项测试中，一枚 以 30 英里/小时速度飞行的2x4“导弹”，在距墙壁规定距离内的多个位置向墙壁发射。通过此测试可确保墙壁能够防止飞溅的碎片在建筑物墙壁上穿透并形成洞的危险，导致风和雨进入内部，从而造成额外的损坏。

ASTM E1886 和 E1996 这两个标准协同工作，用于评估墙体对飓风中持续和波动风压的抵抗力。ASTM E1886 侧重于墙体对稳定风压的抵抗力，ASTM E1996 模拟飓风的重复阵风特征，测试墙体对变化风压的抵抗力。通过承受这种测试，墙壁可以更好地承受飓风施加的持续和变化的压力，最大限度减少结构损坏并保护建筑物的完整性。

基于上述标准测试的3D打印墙体，以及抗冲击门窗等其他关键细节，房屋可以满足商业和家庭安全保险协会 （IBHS） 高级金奖评级的严格要求。Fortified Gold 是公认的行业标准，适用于在飓风期间因强风而降低损失风险的建筑物评级。

卷风避难所 龙卷风给房主和居住者带来了更大的挑战，因为风力更大，龙卷风事件的预通知也更加难以实现。ICC 500-2020 标准将飓风中承受的压力和冲击力提高到龙卷风的速度，以测试所建造的墙壁在风暴避难所中的抗击打能力。在这项测试中，人们将2x4“导弹”的速度提高到 100 英里/小时，并在更宽和更高的压力范围内完成循环加载。3D打印的墙体系统可以达到该标准的测试，证明了利用这些打印墙体所打造的房屋或建筑物，在灾难来临时的良好避难能力。

弹性和安全性测试 这些标准和测试中的每一项在塑造开发和建造的更具皮实和耐造的住宅设计方面都发挥着独特的作用。它们为我们提供了一个明确的基准线，用于评估我们的建筑设计在实际灾难场景中的表现。

您的投资不仅经得起时间的考验，而且经得起气候变化的挑战；无论您是寻求安心的房主，还是有兴趣建造有皮实耐造的高性能建筑以照顾居住者安全的住房开发商，3D打印的创新建筑方法和墙体系统都能提供经过验证安心的系统建筑解决方案。

2024年在美国牛仔故里德克萨斯州，人们已经用7台设备，打印100栋一层的别墅，敢为天下先，蔚为壮观！

3D打印的房屋，是驴是马，相信您应该有结论了！