根据国家统计局的数据，2014年中国建筑工人数量曾达到6109万的顶峰，之后每年以超过100万人的速度减少，到2023年底下降至4582万，十年间减少了超过1500万。随着建筑工人老龄化问题的加剧，建筑行业劳动力短缺的趋势也将愈加严峻。
近日，住建部在青岛召开了全国智能建造工作现场会。会上提出，在制定“十四五”行业发展规划时，要将发展智能建造作为推动建筑业高质量发展的关键路径。会议还指出，2023年我国建筑业总产值约为31.6万亿元，行业规模持续扩大，但仍面临工业化、信息化水平较低的问题，同时也存在劳动力短缺、劳动效率不高等挑战。
据了解，智能建造是指通过应用先进的数字化、信息化技术，并结合自动化设备和智能系统，提升建筑过程中的效率、质量和安全性，从而推动建筑行业的现代化和高质量发展。总体而言，智能建造的目标是实现更安全、更高效、更可持续的建筑，这将成为建筑行业未来长时间内的发展趋势。
▍接下建筑工人的“饭碗”，3D打印是必然趋势
在过去，建筑工作归根到底还是依赖于人工来完成。然而，随着人口老龄化问题日益严重，新一代年轻人也很少愿意从事这一行业。在这种情况下，我们迫切需要找到可以替代人工的工具，而建筑3D打印机正是我们今天要讨论的替代方案。
围绕“更安全、更高效、更可持续”这三个核心目标，建筑3D打印技术的优势可以从以下几个方面来体现：
1. 更安全：建筑3D打印技术能够减少人工操作中的错误和安全风险。传统建筑过程中，工人可能面临高空作业、重型机械操作等危险，而3D打印通过自动化的方式，能够降低人员的直接暴露，从而提高工人的安全性。此外，3D打印技术的精确度高，能够减少结构缺陷，进一步提高建筑的结构安全性。
2. 更高效：3D打印技术能够大大缩短建筑施工的时间。传统的建筑方法往往需要繁琐的准备工作和大量的人工协作，而3D打印机能够一次性完成复杂结构的打印，减少了人为因素的干扰，提高了工作效率。例如，建筑3D打印机可以连续工作，不受天气或工人疲劳的影响，大大加快了建设进度。
3. 更可持续：3D打印技术具有更高的材料利用率和更低的浪费率。相比传统建筑方法，3D打印技术能够精确控制材料的使用，减少过度消耗和建筑垃圾。此外，建筑3D打印也可以采用环保材料，如可回收的建筑原料或天然材料，有助于实现建筑行业的绿色发展。
综上所述，建筑3D打印技术不仅能够提升安全性和效率，还能推动行业向更环保、更可持续的方向发展，因此，它是应对现代建筑行业挑战的理想选择。
▍建筑3D打印不再小众，全球多个国家都在使用
目前，3D打印在建筑行业的应用越来越广泛，主要包括单层和双层房屋、装配式构件、建筑墙体、景观部品、市政和水利构件、城市家具、雕塑和园林项目等。它涉及的行业包括房屋建筑、市政园林、公路铁路、水利水电、能源建设、文旅雕塑等多个领域。
放眼全球五大洲，除了南极洲，目前其他各大洲都能见到3D打印的房屋。包括美国、中国、俄罗斯、日本、德国、法国、印度在内的世界七大强国，都已涌现出多个典型的建筑3D打印案例。
以美国为例， ICON公司是领先的3D打印建筑公司，在奥斯丁开展了多个3D打印住房项目。其中一个重要项目是与Lennar公司合作，在德克萨斯州建造100套3D打印房屋，目前这一史上最大3D打印社区项目即将在年底完工。
这些住宅共有8种房型平面图，面积从146平方米到196平方米不等，拥有三到四间卧室和两到三间浴室，起价为47.5万美元。而位于非洲肯尼亚，14Trees公司进行的3D打印施工项目，通过丹麦3D打印施工公司COBOD提供的BOD2机器人3D打印机，一台机器一周就能打印出一栋房屋的墙壁。
这个新建筑群被命名为Mvule花园，包含52栋由3D打印技术建造的经济适用房。同时，在迪拜，世界上最大的3D打印建筑于2020年完工，这是一座行政大楼，两层楼高9.5米，总建筑面积为640平方米。整座建筑的墙体结构仅需3名工人和一台配套的建筑3D打印机。
迪拜不仅仅在进行单一的3D打印建筑项目，该国已经制定并开始实施“3D打印战略”，旨在将迪拜打造成全球3D打印技术的中心。计划到2030年，实现25%的建筑将通过3D打印技术建造。
▍国内开花，国外香，中国建筑3D打印走出国门
从国内来看，同样可以发现很多类似的案例。早在2014年8月，上海盈创建造的10幢3D打印建筑在上海张江高新青浦园区内交付使用，作为当地动迁工程的办公用房。
此外，盈创还参与了多个重要项目，包括苏州工厂的3D打印研发中心、上海青浦工厂的5万平米建筑群，甚至是迪拜的全球首个3D打印办公室，以及日本的第一座3D打印球体住宅。
位于甘肃的火星一号基地巢穴居所酒店项目是国内首个3D打印商业建筑，该项目采用了冠力科技的工业级建筑3D打印机GL-3DPRT-C2，通过工厂预打印与现场拼装相结合的方式完成。此外，包括河北故城500平米的新中式庭院，以及约5600平米的沙特吉达清真寺，这些都是冠力科技的3D打印典型应用案例。
除此之外，河南太空灰公司也参与了多个3D打印项目，包括古建筑风格的凉亭、卫生间、以及工厂自用的门卫房等。南京嘉翼精密参与建造了包括南京江北校园的3D打印曲线桥和江北新区市民接待中心等项目。武汉晓楠智能在山东菏泽市黄河管理段使用3D打印技术完成了护底四棱块的打印。此外，该公司还参与了宜昌市三峡大学的溢洪道项目。北京空间智筑则制作了北京冬奥会的3D打印雪花建筑装饰，并在北京市昌平区马池口镇建造了一座占地约25平米的毛毡房小屋。
▍3D打印建筑未来市场近万亿元，要走的路很长
2022年，住建部出台的《“十四五”住房和城乡建设科技发展规划》一共提出九大重点任务，明确要加快建筑机器人研发和应用。积极推进建筑机器人在生产、施工、维保等环节的典型应用，其中第八大任务“智能建造与新型建筑工业化技术创新”，就明确提出建筑机器人和3D打印技术。同年11月，住房城乡建设部选取24个城市开展智能建造试点，积极探索建筑业转型发展的新路径。
根据全球市场研究和咨询公司Global Market Insights的最新研究报告称，全球3D打印建筑市场预计从2023年的15亿美元增长至2032年的1039亿美元，复合年增长率高达59.6%。这是一个即将快速爆发的市场，但是相对来说仍然处于行业的开始阶段，要实现更大规模的市场拓展，仍然面临一些制约因素，主要包括以下几个方面：
1. 材料的限制与成本：目前，建筑3D打印使用的材料，如特种水泥、沙石混合物和塑料，仍存在耐用性和适用性问题，尤其在极端天气和地震等环境下，材料的安全性需要改进。此外，3D打印材料和设备成本较高，使得项目整体成本难以与传统建筑方式竞争，特别是在低成本市场中。
2. 技术标准与规范的缺乏：3D打印建筑行业缺乏国际和国内统一的技术标准和建筑规范，这在一定程度上限制了技术的广泛应用。此外，3D打印建筑的监管体系尚不完善，很多国家和地区的相关政策尚未跟进，导致企业在实施时遇到法律、审批等方面的问题。
3. 技术成熟度与施工精度：尽管3D打印技术在小规模和实验性项目中表现出色，但在大规模建筑中，尤其是在需要高精度施工的复杂建筑结构中，技术的精度和稳定性仍然是一个挑战。大规模打印时可能会出现材料沉降、结构偏差等问题，这会影响建筑的整体质量和安全性。
4. 社会接受度与认知：3D打印建筑技术虽然在一些项目中取得了成功，但广大公众和传统建筑行业的接受度仍然较低。很多人对这种新兴技术的耐久性、安全性和美观性持怀疑态度，这需要通过更多的实际案例来证明其可靠性。
5. 大型设备与现场施工能力：目前，建筑3D打印设备通常较大，运输、安装和调试复杂。在偏远地区或交通不便的地方，设备的运输和使用仍然存在困难。此外，现有技术主要适用于小型或中型建筑，高层建筑、复杂结构和大规模住宅区的打印仍面临设备和技术瓶颈。
要让3D打印建筑走向更大的市场，除了技术进步和材料创新外，还需解决标准化、成本、社会接受度及设备适应性等问题。随着技术发展、政策完善和行业成熟，3D打印建筑有望在未来十几年成为主流建筑方法之一。
未来，传统建筑施工方式将逐渐被3D打印智能建造方式取代，而这一转变只是时间问题。
