走進全球最大3D打印建筑“雄安之翼”
解鎖智能建造與低碳融合新路徑
千萬IP創科普,共筑科技強國夢。為普及科學知識,弘揚科學精神,提高全民科學文化素質,助力實現高水平科技自立自強,中國科協科普部與人民網聯合策劃推出“見証科技之路”主題報道,聚焦國家科技戰略政策、重要科技獎項、“卡脖子”關鍵核心技術等,深入基層一線開展採訪調研,推出一批生動鮮活的科普精品,大力弘揚科學家精神,為建設科技強國匯聚磅礡力量。
在華北平原崛起的雄安新區,一座形似“白鷺展翅”的建筑——“雄安之翼”正成為焦點。作為全球最大的3D打印建筑,它不僅以獨特的曲面形態勾勒出未來建筑的輪廓,更通過智能建造與綠色低碳技術的深度融合,為建筑行業的低碳轉型提供了可落地的實踐樣本。

“雄安之翼”項目航拍圖。受訪方供圖
3D打印+柔性建造:打造建筑“綠色外皮”
“雄安之翼”兩側熠熠生輝的紅色雙翼,源自改性塑料3D打印技術與數字設計的完美結合。相較於傳統建造中手工切割帶來的大量浪費,3D打印技術實現了“按需制造”的綠色模式。據中電建河北雄安建設發展有限公司設計管理部副總經理張細荒介紹,該技術通過精准堆疊材料,減少20%-30%的建筑用料,返工浪費量較傳統方式降低80%以上。其核心優勢體現在四大方面:用料精准無浪費、可制造輕量化堅固結構、省去高能耗模具開發、材料循環可復用。
為保障建筑耐久性,項目團隊研發了專用塑料合金材料配方及后處理工藝,經全紫外線加速老化測試,室外使用20年后仍能保持80%以上性能。針對3D打印過程中易出現的變形誤差問題,同濟大學建筑與城市規劃學院副院長袁烽提出“柔性建造”理念,將工廠打印與現場打印相結合,通過現場復測彌補誤差。同時,廢棄打印材料可經造粒機打碎后重新用於現場打印,實現材料零浪費。
無人機+激光定位:實現“毫米級安裝”
建筑安裝的精准度直接影響碳排放控制。“雄安之翼” 採用“無人機+激光定位”的智能安裝方案,為復雜構件安裝裝上“空中導航”。“雄安之翼”綠色智能建造技術顧問專家孟媛介紹,外場裝飾幕牆系統分為龍骨、連接、面板三級結構,通過激光定位技術實時匹配設計坐標,實現毫米級控制。
這一精度的達成,源於一套覆蓋全流程的精准管控體系。項目建立了統一的設計、生產、現場三維坐標系統,並構建三級聯動定位體系:無人機採集數據生成點雲模型,與BIM 模型比對實現厘米級定位﹔關鍵點位設置激光定位控制網,精准定位構件安裝點位﹔工廠通過結構光掃描確保構件出廠精度。針對合攏區域的累積誤差,通過后裝帶復測掃描並定制化3D打印,最終實現“一次到位”的安裝效果,既縮短工期,又減少材料浪費與碳排放。
結構優化技術:給建筑精准“瘦身”
建筑結構如同支撐建筑軀體的“骨架”,也是鋼材消耗的大戶。傳統結構設計為了安全,會給“骨架”額外疊加遠超實際需求的鋼材,造成大量材料的浪費與碳排放,而“雄安之翼”採用世界領先的BESO拓扑結構雙向漸進優化技術,通過精准計算模擬建筑每個部位的受力情況,清晰定位“受力區”和“冗余區”,核算出最優用鋼量,把“用不上力”的鋼材減掉,讓每寸鋼材用到“刀刃”上,不僅給建筑“精准瘦身”,還實現了結構層面的高效減碳。
經拓扑計算比對,該技術較傳統方法節省鋼材約500噸,成功解決了大跨度懸挑結構的空間利用與造價控制難題。值得一提的是,懸挑鋼結構下挂的3D打印板還兼具實用功能,未來可用於室外觀影、燈光秀等活動,實現技術與體驗的雙重提升。
從“高耗高排”到“智能低碳”,“雄安之翼”以技術創新為筆,在雄安新區的土地上書寫著建筑行業轉型的新篇章。這座集綠色、智能、美學於一體的文化地標,不僅讓低碳理念走進日常生活,更預示著建筑“智造” 的未來已來。
審核:王超 中電建河北雄安建設發展有限公司 高級工程師
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