建筑 3D 打印在人道主义援助中的作用

在过去的几十年里，使用 3D 打印的建筑风靡全球。增材制造使建筑公司能够以前所未有的速度建造，同时最大限度地减少浪费和劳动力。此外，通过3D 打印，与传统方法相比，建造成本大大降低。该技术还允许设计师展示令人印象深刻的几何复杂和建筑有趣的设计，否则这些设计是不可能创造出来的。因此，建筑 3D 打印将实现大规模增长也就不足为奇了。事实上，到 2023 年，全球使用 3D 打印的建筑市场预计将达到 1.144 亿美元。

它的潜在盈利能力当然没有被忽视，也没有它作为一种向善力量的潜力。在过去的几年中，一些倡议已经建立在这个概念之上。利用其提供的效率、低成本和可持续性，使用 3D 打印进行建筑已成为许多人道主义项目的核心，这些项目旨在解决从住房短缺、无家可归到教育危机等全球性问题。

建筑 3D 打印与住房危机

根据哈佛大学住房研究联合中心 (JCHS) 发布的《国家住房状况报告》，去年待售房屋的供应量处于至少 1982 年以来的最低水平。这一统计数据仅因大流行而恶化. 然而，美国面临的不仅是住房短缺，而且建筑工人持续短缺，这反过来又阻碍了新房的开发。JCHS 报告称，建筑工人的平均职位空缺数量达到了至少自 2001 年以来的最高水平，大约 321,000 个职位需要在 2019 年填补。此外，美国还面临着负担能力危机。据福布斯报道，尽管整体经济下滑，但房价在去年飙升，全国各地的美国人都在努力买房。

认识到这些问题后，ICON 等公司已尝试在增材制造技术中寻找创新解决方案。3D 打印不仅提供了更快、更便宜的建造潜力，而且还减少了体力劳动者的数量。因此，3D 打印还能够应对美国待售房屋的供应短缺问题。对于 3D 打印建筑公司 ICON 的联合创始人 Jason Ballard 来说，增材制造方法在该领域的潜力常常被忽视，他补充道，“传统的施工方法有许多根深蒂固的缺点和问题，我们长期以来一直认为这是理所当然的，以至于我们忘记了如何想象任何替代方案。” 这就是 3D 打印的用武之地，巴拉德解释说，“通过 3D 打印，您不仅拥有连续的热封套、高热质量和接近零浪费，而且还拥有速度、更广泛的设计调色板、更高级别的弹性以及在可负担性方面实现巨大飞跃的可能性. 这不是好 10%，而是好 10 倍”。巴拉德尚未被证明是错误的。

巴拉德描述的可负担性的“巨大飞跃”毫不夸张。著名的数字住房市场 HomeAdvisor 估计，建造房屋的成本（通过传统方法）平均在 154,273 美元到 478,200 美元之间。然而，ICON 预计只需4000 美元，比 HomeAdvisor 估计的上限低一百多倍。一些公司没有利用这一点，而是将增材制造技术用于人道主义驱动的目标。

例如，ICON 已经建立了社区第一！村庄。为长期无家可归者提供可负担的永久住房社区。该社区由 3D 打印的 500 平方英尺组成。“欢迎中心”和三个 400 平方英尺。每个家庭一次 3D 打印一个，用于社区居民的一系列六个家庭。每个家庭都设有一间卧室、一间浴室、一间客厅、一间浴室和一个享有德克萨斯日落一览无余的门廊。据 ICON 称，其Lavacrete 3D 打印技术能够建造能够抵御火灾、洪水和其他自然灾害的结构，这些自然灾害在历史上曾导致美国许多地区的房屋遭到破坏

因此，这些房屋不仅是自然灾害后房屋损失的潜在解决方案，而且本身也是防止房屋进一步损失的预防措施。社区第一！Village 目前是美国唯一一家来自非营利组织 Mobile Loaves & Fishes 的同类产品。然而，它的存在本身就为更多的事情铺平了道路。事实上，就在去年，美国混凝土专家 QUIKRETE 和 Contour Crafting Corporation 宣布他们将合作为洛杉矶的无家可归者建造房屋

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ICON 的业务不仅限于美国，也没有任何意义。正如公司本身所说，目前全球住房面临三个关键问题：第一，普通人买不起房；二是建房不可持续，效率低下，浪费大；最后，世界上有超过 10 亿人缺乏足够的住所。2019 年，ICON、New Story 和 ÉCHALE 在墨西哥塔巴斯科推出了首个 3D 打印社区。该社区有 50 所房屋，每所房屋都被授予一个以前生活在极端贫困和临时、不安全的庇护所中的当地家庭。每个房屋面积为 500 平方英尺，并在几天内使用 ICON 的机器人技术、软件和先进材料在大约 24 小时内进行了 3D 打印。

建筑 3D 打印在建设学校和社会基础设施中的作用

Thinking Huts 和 14Trees 等其他公司也将建筑 3D 打印用于人道主义用途，通过使用该技术在缺乏资金和资源以传统方法创建它们的地区建造社会基础设施，特别是学校。对于 14Trees 来说，增材制造是解决马拉维 36,000 多间教室积压的解决方案，使用当前的施工方法需要 70 多年的时间。公司评价，“我们需要颠覆我们的建造方式，以便今天这一代的每个孩子都能上学。建筑 3D 打印是加快施工时间、降低建筑总成本同时减少碳足迹的绝佳机会。这适用于学校，也适用于家庭和/或任何社会基础设施（例如诊所）。在马拉维，我们展示了可以在不到 12 小时内‘打印’房屋的墙壁，与传统方法相比，该房屋的二氧化碳排放量减少了高达 70%。”

New Story 的首席执行官 Brett Hagler 同样表示：“我们认为挑战传统方法是我们的责任。线性方法永远无法覆盖十亿以上需要安全家园的人。挑战我们的假设，根据数据进行迭代，并为创新想法承担计算风险，这将使我们能够以指数级速度更快地为更多家庭提供最佳解决方案。” 3D 打印作为一种建筑方法具有独特的定位，可以实现世界各地如此多的人所需要的社会基础设施。

技术在这个角色中面临哪些障碍？

作为一个主要的社会问题，而不是实际问题，住房危机不能仅通过建设、附加或其他方式来解决。根据Thinking Huts创始人 Maggie Grout 的说法 ， “最大的挑战是资金，尤其是当我们旨在将这种高速增长的技术应用于人道主义目标时。” New Story 的首席运营官 Alexandria Lafci 反映了这种情绪，他说，“移动设备进入非洲需要很长时间，因为公司专注于更有利可图的市场。但看看手机在改变整个大陆的经济和生计方面的影响。我们没有等待利润动机为全球南方带来建设进步，而是快速跟踪诸如 3D 家庭打印之类的创新，它可以成为结束无家可归的有力工具”。

建筑 3D 打印无疑是解决与缺乏社会基础设施有关的问题，特别是住房和教育危机的一种创新和有效的方法，但首先需要资金和支持。尤其如此，因为当前的建筑增材制造方法还远未全面，学校的某些部分无法进行 3D 打印。这些部件包括屋顶、门窗，Thinking Huts 打算完全用当地采购的材料制造。然而，在以人道主义为重点的建筑支持下，3D 打印有可能彻底改变全球社区的日常生活。

目前，有超过 2.6 亿儿童无法接受教育。自大流行开始以来，这一数字才有所增加，而大流行本身就是造成全球超过 10 亿儿童流离失所的原因。当我们请 Maggie Grout 描述她创立的公司时，她解释说 Thinking Huts 是“一个旨在通过创新、人道主义驱动的技术解决方案来增加全球教育机会的非营利组织。我们寻求利用增材制造与最需要他们的社区建立 3D 打印学校”。

从马达加斯加的一个地点开始，Thinking Huts 打算在今年晚些时候开设他们的第一所 3D 打印学校，并计划再开设三所学校。该组织甚至希望有朝一日将其业务扩展到津巴布韦、马拉维、巴基斯坦、印度和南非。虽然 Thinking Huts 项目的中心重点是扩大教育机会，但该公司还寻求“找到在技术与当地社区之间创造协同效应的方法”。Grout 希望雇佣当地劳动力，让发展中社区的经济参与进来，并支持技术转让，这与 New Story 首席运营官 Lafci 关于手机对非洲经济影响的评论相呼应。

同样，当我们向 14Trees 董事总经理 Francois Perrot 询问建筑 3D 打印在应对住房和教育危机方面的潜在作用时，他回答说：“建筑 3D 打印是解决住房和教育危机的绝佳解决方案。重要的是，打印所需的所有组件，从使用的墨水到控制机器人的团队，都在我们试图解决这些危机的国家本地找到。这就是我们已经开始做的事情，与 LafargeHolcim 国家合作，在尽可能靠近我们打印地点的地方生产 3D 打印墨水，在整个价值链中创造就业机会，并将该技术介绍给当地人。我们已经看到了非常积极的回应！”。

这些组织指出的第二个障碍是在建筑 3D 打印技术方面缺乏知识和意识。Grout 发现“建筑领域的 3D 打印仍然相对未知。通常，人们认为 3D 打印仅用于桌面规模并创建基于塑料的对象。对于某些人来说，很难想象建筑规模的 3D 打印”。Perrot 评论说：“建筑 3D 打印仍然是一项新兴技术，我们面临着许多挑战，包括工作现场的设置、墨水的制备或房屋的设计以易于‘打印’”。

通过与拉法基豪瑞创新中心和技术合作伙伴 COBOD 合作，14Trees 能够单独应对这些挑战。根据 Perrot 的说法，“3D 打印需要从建筑物的设计到交付的卓越表现，这就是我们现在正在建造和展示我们的项目的卓越执行力”。 显然，虽然该技术已经取得了一定程度的成功，但仍需要对建筑 3D 打印进行更多的研究和开发，才能在人道主义援助中产生真正成功和广泛的影响。

将 3D 打印用于建筑具有巨大的潜力，可以对人道主义援助的实施方式产生积极影响，特别是在解决住房和教育危机方面。在可负担性、可持续性和耐用性方面，该技术还具有显着优势。但是，为了扩大建筑 3D 打印的使用范围，仍然需要采取一些步骤。要使技术产生真正重要的影响，它需要资金、影响力、研发和时间。美国的一些政府机构越来越多地采用 3D 打印，特别是海军、军队和美国宇航局。

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