据基督科学箴言报报道,研究人员希望将制造业革命推向建筑业,但建筑行业已经在以自己的方式实现“自动化”。想象下这样的未来:只要你按下按钮,各种机器就会行动起来,按照数字设计蓝图施工,在短短几天内就可在空地上建造出华美的全新住宅。它们会在预算内按时完工,而且没有任何浪费。

在汽车制造业,这种类似“摩登家庭”的自动化未来愿景正在成为现实。如今,工程师们希望建筑业能够成为下个自动化目标。从Apis Cor的3D打印房屋到麻省理工学院媒体实验室的全新多用途机器臂,初创企业和研究部门都在朝着相类似的目标前进,即在这个难以颠覆的行业引发数字革命。

2016年7月份,在美国加州一处停车场上,15米宽、6米高的半穹顶式建筑在短短2天内即拔地而起。它使用了安装在可自动驾驶、类似坦克的载体上的机器臂,它用了13.5个小时一层层地堆积塑料泡沫,直到其最后膨胀为巨大的黄色蜂箱。麻省理工学院希望其数字建筑平台(DCP)能首先为未来建筑奠定基础。

研究领导者史蒂文·基廷(Steven Keating)说:“通过设计数字化进程,我们已经看到其巨大潜力。但是我们还没有到看到其真正改变建筑工地。”尽管我们正迎来所谓的“第四次工业革命”曙光,但建筑工人依然像以前那样工作:堆叠矩形,有时候甚至依然要靠双手。

建筑是个庞大产业,其消耗的原材料远超其他行业,且占全球经济活动的11%。然而这个行业也向来以低效著称,建筑业产生了美国半数固体废料,这使得其成为自动化的首选目标。然而与室内装饰不同,建筑工地通常依赖于大自然的仁慈。我们对建筑物安全的依赖程度远远超过对其他消费产品。基廷博士解释称,有鉴于此,建筑行业通常不愿意接受创新。他说:“人们对建筑结构的担心会持续50年到100年,毕竟生活随时都充满风险。”

不过,有些组织认为他们已经取得突破。今年2月份,初创企业Apis Cor的机器臂通过利用快速干燥混凝土层建造起墙壁,并建成其所谓的首栋现场3D打印房屋。该公司发言人康斯坦丁·奈菲达夫(Konstantin Nefedev)表示,他们用了1个月时间完成价值1万美元的房屋模型,包括布线和收尾,而打印墙壁只用了1天时间。

很容易发现这项技术的魅力。打印墙壁让建筑工人可精确预测所需材料数量和时间,这可以帮助降低成本。的确,南加州大学正在开发类似的Contour Crafting系统,其目标是为发展中国家数以亿计的人建造廉价房屋。但是技术只是部分因素,奈菲达夫在电子邮件中写道:“这期间存在几个障碍,首先就是建筑规则和监管。”

俄罗斯测试机构已经为Apis Cor公司的混凝土发布认证,宣布其可以抵御多重冷冻/解冻循环。但麻省理工学院的基廷教授想知道,在安全意识超强的建筑业,将如何采用这种未经数十年使用来证明其安全性的材料。基廷更喜欢那些加强而非取代现代建筑方式的技术。他说:“循序渐进才是我们真正改变建筑业的最佳方案。如果你突然采用激进方案,现有建筑工地的技术整合将变得更为困难。”

麻省理工学院的方案并非直接利用新材料建造整个建筑,而是选择适合浇筑普通混凝土的模具,并将其作为概念证明。这种方法可与落后半个世纪的建筑方法完美兼容。基廷解释说:“如果你能进入建筑行业,并取代某个打造框架的关键步骤,或影响整个建筑的几何形状,那么你已经在使用建筑行业广泛使用的系统,这就是你迅速获得真正的建筑结构的方法。”

机器臂的灵活性也可降低形式成本,为打造强度更高的曲线建筑打开大门。基廷问道:“如果你看看大自然,你看到过某些动物或昆虫拥有方形外壳吗?”他还指出,这个演示仅仅代表了数字建筑平台的1个功能,他说:“我想要强调的是,我们不会称它为3D打印机,这是个平台。”就像人手那样,它的功能包括使用工具,比如挖掘现场、切割、表面整理、焊接等。

马萨诸塞大学建筑技术教授亚历山大·施赖尔(Alexander Schreyer)也认为,3D打印可带来巨大的效益优势,但他怀疑这种技术可能并非通用的解决方案。他说:“在建筑行业,总是需要各种技术相混合。我们不能说只使用3D打印技术建造了整栋房屋,我认为技术组合才是最佳方案。”

施赖尔说,许多人正在开发预制组件,建筑工人可在建筑现场组装。他说:“这就像现场组装宜家家具那样。”这类技术已经存在,但它们并未被广泛普及,这意味着建筑行业的创新除了技术和监管外,还面临着其他阻碍。他还表示:“我们都生活在功能和审美大致相同的房子里,为何每栋房子都必须以同样的方式建造?汽车行业的批量生产和定制足以满足所有人需求,这种模式未能出现在房地产行业令人感到震惊,人们可能担心这类房子不耐用。”

最终,经济力量或许迫使建筑业创新。虽然这个行业涉及到大量资金,但其正陷入利润猛降的困境。任何能为公司提供利润的途径都会被采用,但施赖尔认为还没有任何技术碰触这个转折点。无论未来住房需要铸造、打印还是预制,专家们都认为改变应是循序渐进的。基廷说:“我认为世界的自动化程度会越来越高,包括建筑行业。但我认为,自动化的速度远比人们预期的更慢。”

从这个意义上说,建筑行业可能像混凝土本身那样,其改进将是缓慢而不可阻挡的。奈菲达夫说:“我们都在沿着共同法向发展,所有技术都在取得进步。而这种进步是以渐进式还是飞跃式进行,或许只有时间能够证明其对错。”