我国首用混凝土3D打印技术建托儿中心省时省力更环保

建设工程借助混凝土3D打印技术，可在不影响结构安全的情况下，用更少人力加快施工进度。我国去年首次在建筑工程中采用这项技术，建造托儿中心，未来也可能用于兴建组屋，以缓解建筑业人力短缺的问题。

随着城市人口日益密集，建筑需求持续上升，建筑业面对的工期压力越来越大。然而，人手不足不仅拖慢工程进度、推高成本，也可能增加工地安全风险。

高度自动化的混凝土3D打印技术，被视为破解这些问题的新方案。不过，由于技术尚未普及，在实际应用前，仍须经过严格验证，确保安全可靠。

为此，新加坡国立大学研究团队在评估打印混凝土时，除了涵盖密度、强度等基本指标，也进行压缩、弯曲等力学测试。研究团队在反复测试和改良后，再通过建设局审核，确认3D打印混凝土结构坚固安全。

去年8月，研究团队与建筑公司和合（Woh Hup）合作，首次采用混凝土3D打印技术，建造一所托儿中心的地面层，第二层则沿用传统建造方式。

托儿中心位于兀兰的景林嘉园（Norwood Grand），占地430平方米。景林嘉园预计今年7月竣工。

今年1月，研究团队二度与和合公司合作，使用3D打印技术建造景林嘉园的外墙。

国大研究团队成员包括设计与工程学院土木与环境工程系副教授冯时溉，以及高级讲师杜宏建博士。

杜宏建受访时说，混凝土3D打印技术高度自动化，可减少超过40％的建筑人力需求，同时把施工效率提高逾60％。

以托儿中心工程为例，研究团队以3D打印技术，用约180个工时完成地面层施工，相较传统建造方式的约400个工时，工期缩短超过一半。

此外，传统建造方式一般须用模板让混凝土成形，模具成本高、可重复使用次数有限，是一笔不小的开销。

3D打印则无须传统模具，不仅有助降低成本，也能减少材料浪费。与传统方式相比，3D打印可减少约30％的材料使用，更具环保效益。

杜宏建透露，国大正与建设局合作，制定混凝土3D打印用于建筑结构的技术参考，预计一两年内完成。

“我们通过与和合公司合作发现，混凝土3D打印技术的表现令人满意，这对我们和建筑业是重要的里程碑。合作项目也将作为制定技术参考的基础。”

为推动更环保的建筑方式，研究团队也研究把回收玻璃作为水泥替代品，混合制成打印材料。这种新型混合物可把隐含能量减少44％，并削减52％的碳排放。

至于未来是否会以3D打印方式建造组屋，冯时溉指出，目前组屋主要采用预制技术，相关工艺成熟且具规模效益；相较之下，3D打印尚未实现规模化，成本仍偏高。尽管技术可行，短期内仍不太可能用于建组屋。

建屋发展局曾用混凝土3D打印技术制作公共空间的景观与建筑设计元素，也在登加预购组屋项目中建造外墙，并计划采用特殊钢筋混凝土材料，进一步强化3D打印结构。

建屋局受询时说：“混凝土3D打印技术有助减少材料用量，也为未来建造更大、更复杂的结构铺路。”

当局目前正与南洋理工大学新加坡3D打印研究中心、3D打印公司CES Innovfab，以及香港理工大学合作，持续优化相关技术。

建屋局说：“与任何新兴技术一样，我们会持续评估和研发混凝土3D打印在更广泛领域的应用潜力，并展开更多研究，确保打印部件在本地气候条件下，长期保持结构完整与耐用。”