近5年来
，清华大学徐卫国教授和团队
，

用“机器人3D打印混凝土”技术

陆续“打印”了一座桥、一座书屋、数个公园
，

还为一对70后乡村夫妇打出一栋住宅——

“打印”全程仅160小时
，20多万成本
，

全国唯一
。

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武家庄3D打印农宅室内外

徐卫国是改革开放后的第一届清华学生
，

毕业即留校任教
，后在日本拿了博士学位
，

自2003年起
，扎根在智能建造领域
，

从学习西方到形成自己的理论、技术体系
，

20年来
，始终是国内前沿建筑学的先行者
。

▲

徐卫国教授接受一条采访

1月底
，

一条来到清华大学未来人居实验室
，

实地探访打印现场
，采访徐卫国
，

他笃定地预测
，再过5到8年
，

3D打印建筑将会逐渐普及
，

未来一定会成为最普及的建造手段
，

快速且便宜地改善普通人的日常居住
。

撰文
：
叶 荔

责编
：
陈子文

▲

武家庄3D打印农宅

今年春节前夕
，河北乡村武家庄
，娟子的家
，评上了省里的“十佳百优美丽家园”
，她第一时间
，把消息告诉了房子的建筑师徐卫国
。

娟子住的这栋农宅
，106㎡
，是全国第一栋完全由“3D混凝土打印”建造的房子
。

住宅坐落在武家庄村村道边
，拱形房顶、灰色墙体
，在一众砖土色的简易农房中
，格外显眼
。

这块祖传的宅基地上
，原来的老房子用砖头砌成
，木屋顶
。有一年春节
，徐卫国走进村子调研
，“风都是从窗户缝和墙的缝里
，直接呼呼往屋里吹
， 室内温度极低
。”

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上
：
3D打印农宅西立面

下
：
院墙细节

为此
，在为娟子一家盖房的时候
，建筑的墙体
，做了精心的设计
。外墙用了编织纹理作为装饰
，与结构墙一体化打印而成
。墙的内侧
，装修表层和墙之间
，是空心的
，灌注了泡沫保温材料
，满足节能的要求
。

整个建筑非常坚固
，夏天保冷
，冬天保暖
，还扛住了抗震测试
。

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3D打印农宅卧室

室内共有5个房间
，两间卧室
，一个客厅
，外加卫生间、厨房
，一家人非常满意
。室内因为做的是拱顶
，特别敞亮
。

新居完工不到一年
，但想来参观娟子家的人
，已经在她那排上了号
，“还有人问我要不要改成民宿哩”
。

娟子夫妇都是1970年生的武家庄人
，曾多年在外打工
，现在娟子回到村委会工作
。为什么愿意尝试一个全国都没有过先例的3D打印房子
？会不会觉得房子太出挑了
？

娟子提到一个细节
，有一次
，徐卫国夫妇俩一起来村子
，给她看过他们在上海用3D打印的桥
，她心一下就踏实了
，“我有地
，他有想法
，我们是一拍即合！我们家大家伙都想试试新鲜事物
。”

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3D打印农宅鸟瞰
，比周围农房坚固很多

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机器人混凝土3D打印过程

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3D打印编织纹理墙面

建造的时候
，因为村里的路窄
，大卡车进不去
，团队就发明了小车
，智能机械臂装在小车上
，就这样运进农家院
。

两个人操作
，一台机械臂就可以开始自己打印
，三台机械臂同时开工
。

机械臂前端的打印嘴会吐出纤维混凝土材料
，一层一层地叠层
，从建筑的基础开始打
，打到墙
，建造过程全部现场完成
，一度引来全村人围观
。

房子的建造工期很短
，“打印”全程是160个小时
，大概两个星期就能完工
，未来如果批量建造
，一个月
，就能建两栋房
。

造价也很便宜
，包括简易的室内装修在内
，差不多2000到2500块钱一平米
，100㎡的房子只要20来万
，比钢结构装配式的建筑还要便宜
。

徐卫国感慨
，“这种技术
，是非常值得在国内大量农宅建设中推广的
。”

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混凝土3D打印桥

徐卫国团队的第一个落成项目
，就很“炸”
：
他带领团队打了一座桥
。

这座步行桥位于上海宝山区
，桥长26.3米、宽3.6米
，像一抹灰色飘带架在河面
，坡度陡峭
。桥栏板呈流线形
，浑然一体
。

两台3D打印机械臂
，450小时
，完成全部混凝土构件
。再将构件运到现场
，组装
。造价只有普通桥梁的三分之二
。

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打印材料主要是聚乙烯纤维混凝土
，外加添加剂
，是团队自主研发的新型复合材料

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3D打印的桥面
，现场组装

这座桥借鉴的是中国古代“第一桥”赵州桥的单拱结构
，做过破坏试验
，确保绝对可以站满行人
。

这座步行桥的智能之处还在于
，桥内预埋了实时监测系统
，能够即时收集桥梁受力和变形状态的数据
，有助于后续跟踪
。

2020年
，《自然》杂志的新闻专栏发文
，探讨3D打印技术的最新进展
，把打印得“更大、更快、更坚固”作为三个方向
，其中就提到这座“世界最大的3D混凝土打印桥”
。

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3D打印书屋

在3D打印桥的附近
，2021年
，团队还尝试建起了一座不到30平方米的公共书屋
，可以容纳15人
。两台机械臂连续工作
，5天完工
。

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深圳3D打印公园

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3D打印景观小品

各种造型的景观小品
，3D打印也非常有优势
。

2022年
，深圳3D打印公园落成
，地形高低起伏
，座椅都是流线型的
，就像从地面直接“生长”出来一样
。一组组曲线
，就像形成了山谷、溪流一样
，模拟的都是自然形态
。

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3D打印景观小品过程

如今
，徐卫国带领的团队
，有20多个人
，不少是90后
。建筑师之外
，还有结构设计师
，机械设计师
，专门研究机器人的博士
，程序工程师
，材料工程师……

团队分散三地
，在深圳搞研发
，在无锡搞生产
，北京则是部分设计成员的办公地
。

工作流程
，团队先在电脑里把房子建一遍
，然后规划机械臂的路径
，再把路径转成代码
，输入到机械臂的控制端
。这样
，只需要一两人到打印现场
。

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早期数字建筑设计作品

徐卫国是改革开放的第一批大学生
，1978年考入清华大学学习建筑
。一方面
，进清华
，留清华
，在清华读书、教书、写书；另一方面
，他的博士学位是在日本拿的
，在欧美交流访学
，还在南加州建筑学院及南加州大学建筑学院教书
。

2003年
，他作为中国建筑艺术双年展的策展人之一
，出国考察
。行至巴黎蓬皮杜艺术中心
，一场名为“非标准建筑”的大展
，触动了他
。

全球12位先锋建筑师
，以数字技术设计的未来建筑
，在这场展览上亮相
，作品全都是不规则型、非标准几何型
，有的呈有机形态
，更像雕塑、艺术
，“跟传统建筑很不一样”
。

他本来就对最新的建筑思潮非常感兴趣
，当时就有强烈预感
，“这将是一个新的建筑探索的方向”
。

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2006年
，徐卫国策展的中国建筑艺术双年展中部分青年建筑师作品

回到国内
，徐卫国立即着手邀请这个领域的前沿建筑师、学者
，来中国办展、开讲座
。

2004年起
，连着举办5届中国建筑双年展
，每次都有全球50来家年轻事务所参与
，也邀请了20多个世界上最先锋的建筑学校
，把学生作品拿到北京来展出
。

当时受邀前来合作的英国学者
，曾对他说
，目前在中国大地上
，可能只有他一个人知道
，什么是数字设计
，什么是算法设计
。

“了解了这个领域
，扎进去以后
，就没有出来
，”徐卫国这样形容20多年来的经历
。

前10来年
，主要就是搞研究
，在智能建造领域
，逐渐形成自己的理论和结构体系
。

2017年
，两位早年的学生回国
，加入他的团队
，开始将技术产业化
，近5年的工作
，就是着重于把“机器人3D混凝土打印”这项技术
，应用于实际建设
。

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徐卫国在工作中

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徐卫国指导的学生设计作品

最近3年
，徐卫国在清华大学深圳国际研究生院
，组建“未来人居研究院”
，带的学生多是95后、00后一代
。

他给学生们出的设计题目也另类
，比如
：
在火星上盖房子
。

“回想人类最初
，用自然材料建造家园
，首要目标是经济适用
，跟我们现在做火星居留地的设计
，是相似的
，用智能化的3D打印方式
，在火星上把建筑外壳连同室内一次成型
，应该是我们看得见的未来
。”

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为非洲低收入家庭研发3D打印住宅

电脑生成、机器人盖的房子
，会不会显得冰冷、少了一些人文的温度
？

在徐卫国眼中
，机器比人更亲切
，更懂人
。

“机器智能
，是把不同类型的人类智能
，都统统集中在一块
，就像阿尔法狗之所以能够战胜对手
，是因为它集中了众多人的智慧
。”

“机器看起来是冷冰冰的
，但它也把不同人的亲切感凝聚
，形成了一种新的亲切感
，比单一维度的人
，想得更细腻
，考虑得更周全
。”

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观众在今年“深双”现场
，体验混凝土3D打印作品

3D打印建筑的发展前景如何
？

回答这个问题的时候
，徐卫国的语气笃定、眼里有光
，“未来
，它一定会成为一个最普及的建造手段
，”他顿了顿补充
，“这是毫无疑问的
。这也是思考多年
，我们坚定的信念
。”

“目前
，‘机器人3D混凝土打印’这项技术所处的发展阶段
，如果把它比作400米跑
，现在大概跑到150米
，技术还在不断地开发
。要完全开发到像砖木结构、砖混结构
，或者钢筋混凝土结构那么成熟
，还需要一些时间
。”

▲

不同场景、不同时间段都能连续工作

为什么如此看好
？

他认为
，一方面
，我们现在已经在逐渐告别工业社会
，走向智能社会
，3D打印建筑与智能社会的生产模式、建造模式匹配
，有很强的生命力
，且能为每个人的生活量身定制
，就像可穿戴设备一样
。

另一方面
，建筑工人越发稀缺
，如果能让机器人替代一部分建造的活儿
，只留编程、控制操作的少量人工
，就能让人从繁重的体力劳动中解放出来
。

在徐卫国看来
，建筑师不一定非要做出几栋出名的地标、网红建筑
，或是获大奖
，“满足广大的最普通的人的生活需求——这是我们做这项技术研发的最核心的目的 
。”

过去3年
，3D打印建筑正在全球掀起浪潮
，有的城市已经开始公开发售3D打印住宅
，建筑的层数也不再局限于单层
，两层、多层的3D打印住宅
，已经成为现实
。

畅想得更天马行空一点
，全球各地的先锋建筑师开始拿各种新旧材料做实验
，结合3D打印技术
，创造出外观新奇、体验独到的小建筑
，也回应着后疫情时代
，人们渴望住得更舒适、更贴近自然、更节能环保
。

1、球形3D打印住宅

坐标
：
日本

▲

图源
：
Serendix

去年
，日本兵库县的初创公司Serendix
，只用不到23小时12分钟
，打印了一座球形3D打印住宅
，这是日本第一座24小时内完工的3D打印住宅
。

10平方米的房子
，售价330万日元（约17万人民币）
，6栋球体住宅已售罄
。

今年
，该公司还计划推出另一个3D打印“豪华版”住宅
，面积为49平米
，除供电力、水和煤气外
，还会配备卫生间
，方便拎包入住
，预估售价500万日元（约合人民币25万元）
。

“我们的目标是像买车一样买房
，让每个人都能从抵押贷款中解脱出来
。”

2、东17街住宅区

坐标
：
美国

▲

图源
：
ICON

东17街住宅区是美国首个供出售的3D打印住宅区
，由四栋住宅组成
，每户有两到四间房
。住宅使用了ICON公司专有的3D打印建筑技术
，配合先进的新材料建造
，住宅的使用寿命预计比传统建筑材料更长
。

这一片区的打印施工
，仅耗时7天
。自从竣工以来
，这些混凝土打印住宅经受住了7.4级地震和强风暴的考验
。

3、3D打印出租屋

坐标
：
荷兰

▲

图源
：
Houben & Van Mierlo

这片巨石形状的住宅
，由Houben & Van Mierlo工作室设计的
，合作机构包括荷兰埃因霍温科技大学的3D打印住宅研究团队
。

这个项目是世界上第一个3D打印出租屋开发项目
，也是欧洲第一个供长期居住的3D打印住宅
。

4、双层住宅

坐标
：
德国

▲

图源
：
Peri

这座两层的独立住宅
，是德国第一个落地的3D打印房子
，每层的居住空间大约80平方米
。

这个项目的特别之处在于
，使用了一种名为BOD2的新型3D打印机
，由丹麦制造商COBOD首创
，在打印建筑结构的过程中
，添加管道和其他内部构件
，打印效率也很高
，短短5分钟
，就能打印出1平方米的双层墙
。

5、曲线小屋

坐标
：
美国

▲

图源
：
WATG

这座名为“曲线吸引力”的房屋
，由3D打印的塑料、碳纤维板和玻璃墙面建成
，动态弯曲的外墙不仅具有美感
，设计上具有最佳的结构稳定性
，是世界首个自由形态的3D打印住宅
。

房子的面积约为90㎡
，建筑设计是WATG团队
，一个成立超70年的老牌国际化团队
，建筑结构使用了Branch Tecnchology开发的自由形态打印工艺
，在建筑技术领域有突破性的创新
。同时
，整个结构净零能耗
。

6、夏日之家

坐标
：
荷兰

▲

图源
：
DUS Architects

这座独立的微型小屋
，占地仅8㎡
，体积不过25m³
，核心结构由黑色的可持续生物塑料3D打印而成
，墙面呈几何形
。门廊处的打印图案
，一路延伸到了屋外
。

屋内配备了可折叠的沙发
，模块化装饰
，在需要时可以拉出变成沙发床
，是一个非常适合在城市中隐居的“迷你居所”
，屋外还有一个3D打印浴缸
。

用于打印的材料
，可被完整回收
，反复重新打印
，意味着整座小房子可以被完全粉碎
，100%循环再利用
。

7、Casa Covida

坐标
：
美国

▲

摄影
：
Elliot Ross、Emerging Objects

图源
：
Emerging Objects

Casa Covida
，由三个圆柱形建筑体组成
，坐落在科罗拉多州的沙漠中
。住宅的土坯墙由机械臂3D打印而成
，材料是当地砌墙时常用的传统配方
，由沙子、淤泥、粘土、水以及稻草混合
，后经阳光曝晒而成
。

内部空间包括双人卧室、浴室
，以及中央生活区
，设有壁炉
，一旁的炊具也是3D打印而成
，用的是当地的粘土
。

这座小住宅是在新冠疫情发生后
，应社交隔离的需求
，而诞生的小型实验建筑
，适合两人入住
。

部分图片由徐卫国工作室提供

网友看法

1、网友卫夫子
：
怎么打印的啊
？

2、网友春玲谈育儿
：
3D打印建筑
，太先进了! 未来建筑工人会失业了
。

3、网友曹卫刚医生
：
对国内房地产冲击很大
，普遍实行
，会导致破产高潮

4、网友浪花入海流
：
智能制造
，末来可期！[中国赞]

5、网友仰望能量
：
教授
，我也要[可爱][可爱][可爱]

6、网友7点半的阳光正好
：
没钢筋这振一下不碎了

7、网友百味人生185570018
：
啥材料
？抗震怎么样
？

8、网友一个麻麻8zGG
：
我想让孩子学这个我也想打印一个
，我有地[抠鼻]

9、网友守望者10569
：
我农村老家
，二十多万建二层半楼房
，有挑檐
，局部有三层
。感觉有建筑美感
。1.这个3D打印秃秃的长方形圆顶
，真不好看
，看着像什么;2.大跨度强度有待考证;3.聚乙烯纤维的寿命以及稳定性问题
，大家都知道塑料袋(聚乙烯)过一段时间就老化了;3.将来这些建筑作品废弃的时候
，材料如何降解还是问题
。

10、网友奋发有为天空04
：
不懂建筑
，但想想榫卯为什么经年不倒
？不是有缓冲的地方吗
。三D
，抗摇晃吗
？

11、网友医在承中
：
农村建楼板房起顶
，包括地基混凝土浇筑
，外墙贴瓷砖铺地板砖
，1平方最多1000元
。

12、网友永恒的春天7408
：
有两个问题:第一:打印材料用的是什么?如果也是混凝土
，那就说明这个不是传统意义上的打印
，而是机器成品制造
。第二:这个打印机或者说是智能机器打印或制造的成品的大小应该并不是随心所欲的想要的房屋大小
，还必须重新设计的和需要的房屋成品相匹配
。

13、网友公子建
：
教授含泪赚了10万

14、网友Zya为
：
我想建
，怎么联系

15、网友淡泊正能量风雨人生
：
其实
，内心还是很期待3D打印的房屋
，只是安全性
，抗震性
，防寒保暖等细节还需要了解
。 有这样的房屋也很不错哟！特别现在房价仍让大多数人背负压力的情况下
，3D的房屋可能让大多数人轻松享有自己的房子
，且压力不大
，人人消费得起
。是不是和我一样有一点儿小期待呢
？

16、网友阿紫紫紫紫紫紫紫紫紫
：
我还是喜欢环保的
，要么木头
，要么砖头
，现在地球上各种化学材料无法降解
，对整个地球有害
。如果这种技术流行
，将来木头砖块钢筋造东西等
，都没落了
，只要没有了电
，人类都不会造房子了
，技术都丢了！现代很多机器都是建立在电上面
，一旦没有电
，一无是处！只有人类的手和脑子才是永久性的
。还有机械式和永动式
。

17、网友不喝酒的野山羊
：
看来20多万确实是小钱啊！只用了20多万！小编知道一家农民几年能存够20万吗
？你要说花个十多万建个一百多平的毛坯我认为这个是比较公道的价格
，你要说花个五六万建个一百平的毛坯我认为那是重大科技突破！你要是只花了20万那我只能认为我这个年入不到十万的人这辈子住上房子还是有点难度的！真的太穷了！

18、网友岁月静好433431214611
：
这是把科技变成生产力了[赞][赞][赞][玫瑰][玫瑰][玫瑰]

19、网友观山水论阴阳
：
我前几天也给人做了一个
，更省
，只花两千元

20、网友婉琳2019
：
现在在农村盖一套房子20万都下不来