2021-10-29

24小時印一間屋？3D列印開創快速建築模式，還可推動太空探索？！

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　　3D列印技術投入應用已有好幾年，疫情期間更廣泛應用於製作快速檢測試劑盒、防護裝備、呼吸機零件等，幾乎任何物品都可以用3D列印機製造出來。教人意想不到的是，近年建築界亦已逐步引進這項技術，以3D列印方式建屋，不但可在24小時內蓋好一幢單層房子，建築成本更遠低於傳統施工方式，開始成為消費者購屋的新興選擇。3D列印房屋日後能否顛覆整個建築業的遊戲規則呢？3D列印對未來智慧城市建設又會帶來甚麼影響呢？

3D列印屋成貧困戶安樂窩

　　2019年，全球首個3D列印房屋社區在墨西哥塔巴斯科州（Tabasco）納卡茹卡（Nacajuca）郊區正式動工，目標是興建500楝設備完善的房屋，收容極端貧窮，或居住不安全住房環境的家庭。這項建屋計劃是由來自美國三藩市的非營利組織New Story，以及3D列印建築公司ICON攜手推進。

　　ICON使用巨型3D列印機「Vulcan II」，在施工地點即場印製房屋。這部3D列印機擠出特製的混凝土混合物「岩漿水泥」（Lavacrete），一層層澆灌、堆疊起來，便可築建出樓高3層500平方呎的單棟房屋，每戶有2間睡房、1個廚房，以及1個廁所。

　　到2021年下半年，這個社區內已有200幢房屋已經竣工或接近完成，並陸續安排當地貧困戶入住。納卡茹卡地區位處地震帶，這些房屋曾挺過一場黎克特制7.4級地震，足證3D列印建築物已具有一定的抗震能力。ICON表示，下一步將在中美洲薩爾瓦多與海地興建至少100幢3D列印房屋，讓無家可歸者入住。

ICON公司的3D列印機Vulcan II擠出岩漿水泥，一層層堆疊起來，即可構成房屋牆身。（圖片來源：ICON官網）

ICON與New Story團隊在墨西哥推行3D列印建屋計劃，目標是興建500幢房屋，以改善當地貧困戶的居住問題，迄今已有約200幢完工；同時，修建道路、學校、足球場、圖書館的計劃亦正在進行中。（圖片來源：ICON官網）

ICON跟建築商3Strands合作，只用7天時間，就興建了4楝以抵禦極端天氣為設計目的3D列印房屋，組成East 17th Street小社區。（圖片來源：ICON官網）

3D列印建屋只需3名工人

　　3D列印房屋不僅可為中南美洲貧困戶提供一個安樂窩，更可成為美國消費者的購屋新選擇。在紐約長島（Long Island），一幢裝修屬現代風格的單楝房子，室內面積達150平方公尺，設有3間睡房，並配有一座花園，售價為30萬美元（約234萬港元），僅及同區房價的三分之一，因為整楝房子都是ICON用3D列印機印製出來。

　　隨後，ICON又在德薩斯州柯士甸（Austin）建造3D列印小社區「East 17th Street」，提供2房、3房、4房三種屋型，價格由45萬美元（約351萬港元）起，房價也比周遭平上一半。

　　這類房屋之所以定價較為便宜，原因是其人力成本遠低於傳統建屋方式。3D列印機運抵工地，進行基本安裝和設定後，即可啟動自行運作，期間只需派駐3名工人留守工地：一個監察3D列印機運作，一個監控電腦顯示數據，另一個負責在現場協調，大概24小時即可建成一層樓。採用傳統施工方法，則要出動5名工人，花上5個工作天，才可蓋好一層樓。

Vulcan II列印機高達3.35公尺，可由一台平板電腦操控，讓施工人數可縮減到3人，而且可在24小時內蓋成一棟單層房子。（圖片來源：翻攝ICON官方YouTube影片）

列印預製組件工地即場組裝

　　除ICON以外，另一初創企業Mighty Buildings也跟地產發展商Palari Group合作，使用3D列印來興建房屋，惟做法卻有點不同。Mighty Buildings在自家廠房內用3D列印機生產預製建築組件，運送到工地後，以「砌積木」方式組裝成房屋。雙方投資1,500 萬美元（約1.17億港元）在南加州河濱縣（Riverside）蘭喬米拉奇市（Rancho Mirage），建造一個佔地逾5英畝的3D列印社區，。

　　該社區建有15幢單棟房屋，房型包括：2間睡房、1間廁所的基本間隔，以及3間寢室、2間廁所、戶外露台與游泳池後院的高級設計。屋頂裝設了太陽能電池板，可供電給屋內電器使用；另可選配Tesla Powerwall儲能電池系統，替停泊家中的電動車充電。基本房型以59.5萬美元（約464.1萬港元）價格發售，高級版本則定價為95萬美元（約741萬港元）。

　　預製組件由一種特殊的複合石材列印而成，具備防火、防水特性，並可杜絕白蟻產生。在3D列印過程中，既會替組件加入鋼材框架、絕緣材質，以及可阻隔空氣和水份的設計，又會在組件表面直接印製所需裝飾與圖案。

不到24小時，Mighty Buildings的3D打印機就可以製造出一個350平方呎的房屋單位，列印好的房子會運送到客戶指定地點，直接進行組裝。（圖片來源：翻攝Mighty Buildings官方YouTube影片）

Mighty Building表示，3D列印建屋本身已是低碳建築方案，加上蘭喬米拉奇3D列印社區的整體設計已針對環保進行優化，並完全由太陽能供電，所以堪稱是零排放的智慧社區。（圖片來源：Mighty Buildings官網）

讓屋主印製Dream House

　　由於組件藉由3D列印而達到一體成形的結構，故此其支撐性與耐用性較傳統建材更高。同時，3D列印房屋一開始便先保留好管線穿過位置，可讓水電管線輕鬆通過，不像傳統建屋方法要先鋪好牆身再鑽孔，替水電工省下不少工夫。因此，3D列印組件可以比傳統建材減少99%的結構性浪費，並省去砌磚、填泥與修飾等耗用大量人手的工序，令人力成本大減95%。

　　理論上，因為各款組件均是用3D列印機印製，想要甚麼款式的窗框、牆身都可以，所以建築商可根據客戶需求來微調各項設計細節。如此一來，3D列印將會開創Dream House時代，讓屋主跟設計師一起討論房屋設計後，即可用3D列印機建造一幢屋主心目中的理想房屋。

　　除此以外，3D列印建築還能應對災後處理。每當地震或海嘯等天災發生，總會有樓房或基建設施被摧毀，讓成千上萬的人無家可歸，這時候3D列印機就可以快速建造房屋，甚至修建公路、橋樑，加快災後重建的進度。由是觀之，一旦這項技術普及起來，很有可能會徹底顛覆整個建築與房地產行業。

　　然而，目前3D列印技術仍存有一定限制。要把3D列印機引入建築行業，初始投資資金很高，讓中小型建築商難以負擔。而且，這項技術暫時不能建造樓層太高的房子，頂多只建構3層高的單楝房屋，無法築起多層式的高樓大廈。

East 17th Street房屋列印完成後，交由柯士甸室內設計師Claire Zinnecker負責裝修，室內布置設計精美，與一般樓房無異。（圖片來源：ICON官網）

月球上就地列印太空房屋

　　儘管如此，不少科學家依然對3D列印建築深感興趣，已開始在腦海中勾勒深具創意的建築項目。2020年底，ICON接到美國太空總署（NASA）的合作協議，共同研究如何在月球上以3D列印技術興建房屋，供太空人長期居住，進而延長在月球進行探索和研究的時間。2021年4月，太空總署公布新一輪太空科技投資計劃名單，當中有11%屬於「積層製造」（Additive Manufacturing），即是3D列印的相關項目。

　　物理科學公司（Physical Sciences）現正跟麻省理工學院合作，研究「原地利用」（In-Situ Resource Utilization）技術方案：使用月球風化層作為原料，並以太陽能供給電力，在月球上就地印製各種人類維生設施與建築物。若果「原地利用」方案首階段進展順利，希望第二階段能夠在月球表面建造出模擬地球環境。

　　有「科技女股神」之譽的伍兹（Catherine Wood），旗下方舟投資（ARK Investment Management）於2021年3月發行太空探索ETF（ARKX），當中持股比率第二大的是方舟自家的3D列印ETF（PRNT）。太空探索ETF掛牌首日交易量超過2.94億美元（約22.9億港元），創下ETF首日交易規模史上排名第八的成績，可見市場看好3D列印搭上太空經濟的前景。

　　3D列印服務平台3D Hubs發表的《2021年3D打印趨勢報告》顯示，2020年3D列印市場成長了21%，預測市場規模將於5年內增長兩倍以上，到2026年可望達到372億美元（約2,900億港元）。科技顧問公司Smithers更預估，及至2027年，3D列印市場產值將攀升至558億美元（約4,350億港元）。由此視之，一度備受冷落的3D列印技術終於有出頭天，未來可能為人類在地球上，甚或月球上建造美好生活空間。