3D打印技术投入应用已有好几年，疫情期间更广泛应用于制作快速检测试剂盒、防护装备、呼吸机零件等，几乎任何物品都可以用3D打印机制造出来。教人意想不到的是，近年建筑界亦已逐步引进这项技术，以3D打印方式建屋，不但可在24小时内盖好一幢单层房子，建筑成本更远低于传统施工方式，开始成为消费者购屋的新兴选择。3D打印房屋日后能否颠覆整个建筑业的游戏规则呢？3D打印对未来智慧城市建设又会带来什么影响呢？

3D打印屋成贫困户安乐窝

   2019年，全球首个3D打印房屋小区在墨西哥塔巴斯科州（Tabasco）纳卡茹卡（Nacajuca）郊区正式动工，目标是兴建500栋设备完善的房屋，收容极端贫穷，或居住不安全住房环境的家庭。这项建屋计划是由来自美国旧金山的非营利组织New Story，以及3D打印建筑公司ICON携手推进。

   ICON使用巨型3D打印机“Vulcan II”，在施工地点即场印制房屋。这部3D打印机挤出特制的混凝土混合物“岩浆水泥”（Lavacrete），一层层浇灌、堆栈起来，便可筑建出楼高3层500平方呎的单栋房屋，每户有2间睡房、1个厨房，以及1个厕所。

   到2021年下半年，这个小区内已有200幢房屋已经竣工或接近完成，并陆续安排当地贫困户入住。纳卡茹卡地区位处地震带，这些房屋曾挺过一场黎克特制7.4级地震，足证3D打印建筑物已具有一定的抗震能力。ICON表示，下一步将在中美洲萨尔瓦多与海地兴建至少100幢3D打印房屋，让无家可归者入住。

ICON公司的3D打印机Vulcan II挤出岩浆水泥，一层层堆栈起来，即可构成房屋墙身。（图片来源：ICON官网）

ICON与New Story团队在墨西哥推行3D打印建屋计划，目标是兴建500幢房屋，以改善当地贫困户的居住问题，迄今已有约200幢完工；同时，修建道路、学校、足球场、图书馆的计划亦正在进行中。（图片来源：ICON官网）

ICON跟建筑商3Strands合作，只用7天时间，就兴建了4栋以抵御极端天气为设计目的3D打印房屋，组成East 17th Street小小区。（图片来源：ICON官网）

3D打印建屋只需3名工人

   3D打印房屋不仅可为中南美洲贫困户提供一个安乐窝，更可成为美国消费者的购屋新选择。在纽约长岛（Long Island），一幢装修属现代风格的单栋房子，室内面积达150平方公尺，设有3间睡房，并配有一座花园，售价为30万美元（约234万港元），仅及同区房价的三分之一，因为整栋房子都是ICON用3D打印机印制出来。

   随后，ICON又在德萨斯州奥斯汀（Austin）建造3D打印小小区“East 17th Street”，提供2房、3房、4房三种屋型，价格由45万美元（约351万港元）起，房价也比周遭平上一半。

   这类房屋之所以定价较为便宜，原因是其人力成本远低于传统建屋方式。3D打印机运抵工地，进行基本安装和设定后，即可启动自行运作，期间只需派驻3名工人留守工地：一个监察3D打印机运作，一个监控计算机显示数据，另一个负责在现场协调，大概24小时即可建成一层楼。采用传统施工方法，则要出动5名工人，花上5个工作日，才可盖好一层楼。

Vulcan II打印机高达3.35公尺，可由一台平板电脑操控，让施工人数可缩减到3人，而且可在24小时内盖成一栋单层房子。（图片来源：翻摄ICON官方YouTube影片）

打印预制组件工地即场组装

   除ICON以外，另一初创企业Mighty Buildings也跟地产发展商Palari Group合作，使用3D打印来兴建房屋，惟做法却有点不同。Mighty Buildings在自家厂房内用3D打印机生产预制建筑组件，运送到工地后，以“砌积木”方式组装成房屋。双方投资1,500万美元（约1.17亿港元）在南加州河滨县（Riverside）兰乔米拉奇市（Rancho Mirage），建造一个占地逾5英亩的3D打印小区。

   该小区建有15幢单栋房屋，房型包括：2间睡房、1间厕所的基本间隔，以及3间寝室、2间厕所、户外露台与游泳池后院的高级设计。屋顶装设了太阳能电池板，可供电给屋内电器使用；另可选配Tesla Powerwall储能电池系统，替停泊家中的电动车充电。基本房型以59.5万美元（约464.1万港元）价格发售，高级版本则定价为95万美元（约741万港元）。

   预制组件由一种特殊的复合石材打印而成，具备防火、防水特性，并可杜绝白蚁产生。在3D打印过程中，既会替组件加入钢材框架、绝缘材质，以及可阻隔空气和水份的设计，又会在组件表面直接印制所需装饰与图案。

不到24小时，Mighty Buildings的3D打印机就可以制造出一个350平方呎的房屋单位，打印好的房子会运送到客户指定地点，直接进行组装。（图片来源：翻摄Mighty Buildings官方YouTube影片）

Mighty Building表示，3D打印建屋本身已是低碳建筑方案，加上兰乔米拉奇3D打印小区的整体设计已针对环保进行优化，并完全由太阳能供电，所以堪称是零排放的智慧小区。（图片来源：Mighty Buildings官网）

让屋主印制Dream House

   由于组件藉由3D打印而达到一体成形的结构，故此其支撑性与耐用性较传统建材更高。同时，3D打印房屋一开始便先保留好管线穿过位置，可让水电管线轻松通过，不像传统建屋方法要先铺好墙身再钻孔，替水电工省下不少工夫。因此，3D打印组件可以比传统建材减少99%的结构性浪费，并省去砌砖、填泥与修饰等耗用大量人手的工序，令人力成本大减95%。

   理论上，因为各款组件均是用3D打印机印制，想要什么款式的窗框、墙身都可以，所以建筑商可根据客户需求来微调各项设计细节。如此一来，3D打印将会开创Dream House时代，让屋主跟设计师一起讨论房屋设计后，即可用3D打印机建造一幢屋主心目中的理想房屋。

   除此以外，3D打印建筑还能应对灾后处理。每当地震或海啸等天灾发生，总会有楼房或基建设施被摧毁，让成千上万的人无家可归，这时候3D打印机就可以快速建造房屋，甚至修建公路、桥梁，加快灾后重建的进度。由是观之，一旦这项技术普及起来，很有可能会彻底颠覆整个建筑与房地产行业。

   然而，目前3D打印技术仍存有一定限制。要把3D打印机引入建筑行业，初始投资资金很高，让中小型建筑商难以负担。而且，这项技术暂时不能建造楼层太高的房子，顶多只建构3层高的单栋房屋，无法筑起多层式的高楼大厦。

East 17th Street房屋打印完成后，交由奥斯汀室内设计师Claire Zinnecker负责装修，室内布置设计精美，与一般楼房无异。（图片来源：ICON官网）

月球上就地打印太空房屋

   尽管如此，不少科学家依然对3D打印建筑深感兴趣，已开始在脑海中勾勒深具创意的建筑项目。2020年底，ICON接到美国太空总署（NASA）的合作协议，共同研究如何在月球上以3D打印技术兴建房屋，供航天员长期居住，进而延长在月球进行探索和研究的时间。2021年4月，太空总署公布新一轮太空科技投资计划名单，当中有11%属于“积层制造”（Additive Manufacturing），即是3D打印的相关项目。

   物理科学公司（Physical Sciences）现正跟麻省理工学院合作，研究“原地利用”（In-Situ Resource Utilization）技术方案：使用月球风化层作为原料，并以太阳能供给电力，在月球上就地印制各种人类维生设施与建筑物。若果“原地利用”方案首阶段进展顺利，希望第二阶段能够在月球表面建造出模拟地球环境。

   有“科技女股神”之誉的伍兹（Catherine Wood），旗下方舟投资（ARK Investment Management）于2021年3月发行太空探索ETF（ARKX），当中持股比率第二大的是方舟自家的3D打印ETF（PRNT）。太空探索ETF挂牌首日交易量超过2.94亿美元（约22.9亿港元），创下ETF首日交易规模史上排名第八的成绩，可见市场看好3D打印搭上太空经济的前景。

   3D打印服务平台3D Hubs发表的《2021年3D打印趋势报告》显示，2020年3D打印市场成长了21%，预测市场规模将于5年内增长两倍以上，到2026年可望达到372亿美元（约2,900亿港元）。科技顾问公司Smithers更预估，及至2027年，3D打印市场产值将攀升至558亿美元（约4,350亿港元）。由此视之，一度备受冷落的3D打印技术终于有出头天，未来可能为人类在地球上，甚或月球上建造美好生活空间。

ICON现正积极研究，如何使用3D打印技术在月球表面建造房屋与基建设施，让航天员可长期居留，并免受极端温度、辐射、陨石阵雨等侵害。（图片来源：翻摄ICON官方YouTube影片）

ICON在德州休斯敦（Houston）约翰逊太空中心（Johnson's Space Center），利用3D打印塑造出火星沙丘阿尔法，以模拟现实世界中的火星栖息地，让太空总署研究如何进行长期性的太空探索任务。（图片来源：翻摄ICON官方YouTube影片）