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3D列印病房 助抗疫一臂之力

2020-03-15 00:03經濟日報 社論

新冠肺炎疫情持續延燒,全球確診病例不斷攀升。中國在疫情最嚴重,為了解決病房不足,無法收治患者的問題,曾經徵召地點相對獨立,對周邊環境影響較小的飯店、賓館等改造成集中隔離點,但空間需求仍然吃緊。其中有一企業捐贈武漢15個3D列印的隔離病房,外觀四方立體,每個病房長3.8米、高2.8米、寬2.4米,不到三小時就能列印完成,再花三天配置水電、安裝衛浴設備就能使用。3D列印用於建築領域的議題再度受到關注。

所謂3D列印是一種快速成型的技術。以數位模型為基礎,運用特殊可黏合的材料,透過逐層堆疊的方式來構造物體。早期3D列印耗時昂貴,工業以外的應用並不普遍。但隨著更彈性且具成本效益的技術出現,從原型和簡單零件,到汽車、飛機零件及醫療植入物等高科技產品,都看得到3D列印的蹤跡。而除了醫學、航太、工具製造等領域已成為實用的工具外,其在建築行業的應用也開始受到重視。

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基本上,3D列印技術具有降低施工成本、減少建造廢物、優化設計形狀、縮短施工時間等優點,因此可以讓建築師挑戰傳統施工方式做不到或造價昂貴的複雜設計。

舉例來說,2016年杜拜曾運用一台120x40x20英尺的大型3D列印設備打造未來辦公室,施工天數17天,人力成本降低50%,施工產生的廢棄物減少30%,是3D列印技術在商業建築領域的重要里程碑。

又如一家新創公司Apis Cor,其3D列印設備可以在酷寒的環境中運作,30分鐘內完成準備作業,搭配一種可以快速固化的混凝土材料,在俄羅斯以24小時生產出一間400平方英尺的3D列印房屋。該房子為圓形結構,所有的牆壁和地基均由3D列印設備建造,加裝窗戶、家具等組件並上漆之後,總成本只有約1萬美元左右,這樣的彈性及成本,凸顯3D列印技術應用在建築領域的潛力。而其是否能夠運用來解決許多弱勢團體或大部分居民的住房困境,則是近期在國際上被討論的議題。

除了滿足住房需求之外,根據聯合國的調查報告指出,建築行業占全球能源消耗和二氧化碳排放總量近40%,3D列印可提高建築環境的可持續性,故而驅動許多國家推動3D列印建築的發展。

瑞士蘇黎世附近的DFAB House,是一棟具有3D列印天花板、節能牆、現場機器人組裝木樑以及智慧家居系統的三層樓建築,房屋面積2,370平方英尺,水泥使用量減少60%,且通過嚴格的瑞士建築安全法規,於2019年2月啟用。

不過,儘管3D列印在建築領域具有發展潛力,但也存在一些不確定因素需要克服:一是材料和機器設備技術的挑戰。若要運用在大型、多樓層建築物,需要更大型3D列印設備,造價勢必昂貴;二、透過自主或半自主3D列印,雖可緩解勞動力短缺的問題,但仍需要合格的專業人員在施工環境中操作3D列印設備和監控施工品質;三、3D列印建築的基礎環境仍在起步階段,雖有國際安全認證機構正在發展評估建築的施工方法,但目前尚未制定出適合商業應用的安全和監管標準,以確保這種新的施工技術符合建築規範要求。

雖然有以上的疑慮,但在可預見的未來,建築領域將更重視成本、彈性設計及環保,加上先進國家高齡少子社會的到來,勞動力稀缺將成為常態,而全球各國皆快速都市化但住房供給有限,帶給城市居民沉重的居住負擔下,3D列印建築雖不會完全取代傳統的施工技術與方法,但3D列印不僅將開啟新建築結構形貌的機會,改變我們對建築物的思維,更是解決各種突發環境災害如地震、傳染疾病等短期緊急空間需要,中長期城市的住房危機,以及提升環境友善等議題值得思索的新方向。

3D列印 建築 新冠肺炎疫情
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