3D列印建築發展強勁，但褒貶仍不一
3D列印（3D Printing）又稱積層／增材製造（Additive Manufacturing），其概念發軔首見於文學作品，直至1970年代，具體應用的雛形還有「3D 列印」此一詞彙才出現。緊接著到了1980時期，材料與製造設備的開發如火如荼展開，嗣後三十年間則技術成熟性不斷躍進，迄今3D列印早已滲透在各種和製造相關的產業，涵蓋醫療、建築、汽車以及工業設計等範疇，經濟學人甚至還以「第三次工業革命」的技術來加以褒譽。
根據英國銲接研究中心（The Welding Institute）指出，3D列印具有設計靈活、環保節能、降低生產成本，以及快速原型製作與設計生產等優勢；但相較傳統製程，缺點其實也不少，像是最為人所詬病的材料和尺度侷限性，以及機械運作導致人力需求驟減，讓勞工聘僱緊縮成了一種隱憂。即便如此，3D列印的潛力仍瑕不掩瑜，尤其對建築業來說，它降低成本、快速施工優勢能有效對治都市住房危機，更是全球氣候變遷與永續性議題下，減少營造廢棄物並帶動循環建築的一帖良藥。
前進窮鄉僻壤蓋房子，便攜式3D列印機成利器
案名｜Chicon House
地點｜美國德州奧斯汀
建築｜Bjarke Ingels Group
工程｜ICON
已將建築蓋上月球的當代建築巨擘比亞克．英格爾斯（Bjarke Ingels），正是紀錄片《頂尖高手》主人翁、丹麥BIG｜Bjarke Ingels Group建築事務所創辦人，比亞克蔚為時代典範的佳作遍佈全球，在國內則有與台開集團合作，以層巒疊嶂為意象打造的花蓮洄蘭山莊。事實上，創意無極限的他一直是個用建築觀照永續議題與生態系統的建築師，其中攜手機器人實驗室ICON共同規劃，位於美國德州奧斯汀的“Chicon House”正是一例。
“Chicon House”是美國第首間核可的3Ｄ列印房屋，從材料、技術與環境三大主軸去構思前瞻性住宅的可能型態，並希望透過這項非營利計劃，讓無家可歸的人們免除掙扎求生的蹇困命運。誠如比亞克所闡述的小屋象徵意義，「積層製造將在未來建築中扮演著轉化性的角色。」冀盼以3D列印技術實踐居住正義，讓房子不再是難以負擔的奢侈品。
目前ICON與BIG建築團隊合作，運用一款稱為Vulcan的3D印表機前進窮鄉僻壤來造屋，這款設備的特點是能夠使用在條件較差的環境，像是海地以及薩爾瓦多鄉村等一些可能供電不穩定、缺乏飲用水以及難以尋求技術支援的地區。如此前進荒陬野嶺，旨在為弱勢群體解決住房短缺問題，但更讓人喜出望外地，在於這款便攜式3D印表機可達到接近零耗材的卓越成果。面對這項有意義的合作案，比亞克表示無論數位技術如何一日千里，設計本質依舊未變，而機器人製造能消除從數據到物質過程中的耗損，讓人類以更快、更精準卻減少浪費的方式打造建築。
- 3D列印住宅建構快速，但舒適度依舊不減。
- 臥房空間頗為寬敞，且有開窗採光的設計。
兩層高3Ｄ列印住宅：現場噴製、一體成型的工法
案名｜3Ｄ列印兩層樓房屋
地點｜比利時韋斯特洛
建築｜Kamp C
工程｜Kamp C
2020年底比利時企業Kamp C運用了全歐洲最大型3D印表機，在其韋斯特洛的土地上噴製出一幢兩層樓房屋，面積90平方米（約27坪）的建築由一台固定式印表機打造，是截至目前全球唯一的兩層樓高3D列印住宅，它的竣工，更堪稱3D列印居住應用的里程碑。事實上Kamp C這個案子隸屬歐洲區域發展基金（ERDF）贊助的共創計畫C3PO（Co-creation: 3D printing with businesses）一環，期待藉由成果示範，鼓勵業者將3D混凝土印刷技術實踐在營造工程上。
探翫整個案子最獨到之處，乃是施工團隊在基地現場用固定式3D混凝土印表機噴製出一體成型的房屋，這種模式，成功讓3D列印建築走出單層結構限制，也破除工廠生產零件再到基地組裝的窠臼。
或許很多人會對3D列印住宅的穩固耐震提出質疑，不過就這幢兩層樓住宅，強度相較快速建造模組（quick building blocks）高出三倍。目前建築作為試驗之用，團隊將監測和調查其穩固性是否能經得起時間考驗。此外，除了列印混凝土材料所含的纖維，整個住宅也將抗收縮鋼筋（shrinkage reinforcement）的使用降到最低，尤其列印技術讓傳統水泥板模亦無用武之地，這些優勢皆有效遏止了建築廢棄物生成，並減少60％的材料、工時與金錢耗費。就Kamp C來看，所有噴製印刷天數加總後，兩層樓房屋僅施作了三週即竣工，就現階段來看效率相當驚人。
多台機械手臂同場協作，3D列印社區非難事
案名｜Tecla
地點｜義大利波隆那近郊
建築｜Mario Cucinella Architects
工程｜WASP
2019年義大利Mario Cucinella Architects建築事務所與3D列印標竿企業WASP合作，在波隆那近郊開啟名為“Tecla”的社區項目，其初衷乃是為全球人口爆炸所衍生的居住問題尋求解決之道，並提供經濟窘迫階層可負擔的住宅產品；不僅如此，所有營造材料均擷取自當地，且全數可回收與循環再用。說來也是浪漫，“Tecla”此名濫觴源自義大利小說家伊塔羅．卡爾維諾（Italo Calvino）所著經典小說《看不見的城市》，這本建築人必讀的文學作品，全書近尾聲所摹寫的虛幻之城中就有一個喚作Tecla的城市。
社會住宅由Mario Cucinella Architects所設計，WASP企業的專家群主責工程與建造，以WASP機械手臂建造的住宅社區，標榜全球第一個運用多台3D列印機同步協作，這種模式，能讓3D列印建築拓展到袤廣的規模。至於建築輪廓則儼如蜂巢般呈現不規則曲弧造型，除了洋溢動態線條韻味，更是觀照環境的生態建築。“Tecla”最特別之處，在於它百分之百運用產於當地的粘土為材料，這種可生物降解和循環再用的土，可有效達到建築零廢棄物的目標。
不僅如此，“Tecla”不僅能適應多種地理環境，建造方法也頗為簡便，只要透過WASP為製作者量身打造的經濟工具包即可自行生產。這種嶄新模式將大幅減少工業廢棄物，在提振國家與區域經濟發展同時，也不斲損永續性目標，從而改善區域人民的福祉。若從更寬廣的發展脈絡來審覷，3D列印建築更為日後離網生態自治區奠定基礎。目前這項計畫的3D列印已完成，若全球新冠病毒疫情得到控制，此住宅將預計在今年春季推出。
全球首座「淨零碳排放」的3D列印住宅社區
案名｜Mighty Houses
地點｜加州蘭喬米拉奇
建築｜Ehrlich Yanai Rhee Chaney Architects
工程｜Mighty Buildings
以創新科技名聞遐邇的美國建商Mighty Buildings，於今年初宣布將和地產開發商 Palari Group攜手合作，在南加州蘭喬米拉奇（Rancho Mirage）境內草木晻翳的山區，使用預鑄3D列印模板打造15幢獨立住家，這處3D列印社區預計在2021年底啟動，並於翌年春季竣工。由於建築採用了太陽能板作為電力供應，每間屋子亦可選擇電動車龍頭特斯拉（Tesla）的能源產品Powerwall 家用電池系統來儲存太陽能，落成後，Mighty Buildings宣稱此處將會是全球首座「淨零碳排放」（net-zero emissions）的3D列印住宅社區。
釋出的效果圖中，15幢平房將使用旗下專利的Mighty Kit系統進行建造，構築過程是採用混合的工法，包括在工廠內以3D列印材料和技術製造預鑄的模板，接著再運輸到基地現場，最後與模組化的不鏽鋼框架進行組裝；至於強度上，每塊預鑄的3D列印板模則相當於八層傳統建築材料，安全性無虞。
矗立於社區開發土地上的平房式別墅，佔地約929平方米（約281坪），建築由一主一次的量體來佈局，除了有偌大花園庭院，還有寬闊的矩形私人游泳池；覆蓋精美石材的牆面襯以落地窗賦予時髦豁朗的氛圍，置於屋內的配置，包括設備一應俱全的客廳和廚房，以及舒適宜人的臥房和浴室。相較前述案例多為弱勢蓋房子、講究居住正義的應用，這個社區則示範了3D列印住宅的奢華與高級形式。
圖文來源／ICON、Kamp C、Mario Cucinella Architects、The Welding Institute、Designboom、Mighty Buildings
