近萬個無一相同的3D打印構件：雄安之翼告別鋼筋水泥，用塑料“打印”出來

2025年12月24日，當行業的目光聚焦于河北雄安新區舉行的“2025增材制造產業年會”時，一場關于增材制造如何從實驗室走向廣闊天地的討論正在熱烈進行。南極熊作為行業見證者，在會場內外深刻感受到，3D打印技術正以前所未有的速度與建筑、制造等傳統產業深度融合。

△在建的雄安之翼

在雄安新區容東片區的中央主軸上，一座形似白鷺振翅的建筑已初具雛形，它被稱為“雄安之翼”。與以往任何建筑不同，它最具標志性的紅色巨大雙翼，并非由傳統的磚石或混凝土澆筑而成，而是由近萬塊形態各異的改性塑料單元塊，通過3D打印技術逐一“生長”并拼裝而成的。這不僅是雄安新區首個采用3D打印技術的建筑，更以其超過4600平方米的3D打印幕墻面積，成為目前國內最大規模的建筑3D打印應用工程之一，為“未來之城”勾勒出智能建造的清晰輪廓。

△“雄安之翼”效果圖

一場從概念到現實的數字革命

“雄安之翼”的設計靈感源于古典詩詞中白鷺高飛的意象，象征著新區的騰飛。然而，要將長達24米的雙曲面懸挑“羽翼”從效果圖變為現實，傳統建造方式在成本、精度和效率上均面臨巨大挑戰。項目團隊選擇了一條融合數字設計與智能建造的創新路徑。

△“雄安之翼”展示圖

首先，在結構設計階段，項目采用了世界領先的BESO（雙向漸進結構優化）拓撲優化技術。該技術如同為建筑進行精準的“結構瘦身”，通過算法模擬計算出建筑每個部位的最優受力路徑，清晰區分“受力區”與“冗余區”，成功移除了不必要的材料。應用此項技術，僅鋼結構部分就較傳統方法節省了約500噸鋼材，從源頭上實現了材料和碳排放的精準控制。

在表皮設計上，復雜的雙曲面造型決定了其近萬個裝飾板單元無一相同。項目團隊摒棄了高成本、定制化的傳統模具方式，轉而依托建筑信息模型（BIM）進行全流程數字化管理，將巨大的異形曲面拆解為可被3D打印設備識別和制造的標準單元塊，為后續的“打印-裝配”奠定了基礎。

△已安裝的3D打印外飾面

△工地現場展示的外飾面安裝效果

揭秘改性塑料的“零廢棄”打印閉環

“雄安之翼”外立面打印的核心材料是一種經過特殊改性的塑料顆粒。在項目現場的“智匯實驗室”或移動式“膠囊工廠”里，巨大的機械臂按照數字指令，將這種顆粒原料加熱并通過噴嘴精準擠出，以層層堆疊的方式“編織”出每一個單元塊。

△現場正在3D打印制作的外飾面

與傳統建筑外墻生產方式相比，3D打印的“增材制造”屬性實現了 “按需制造” ，可減少20%-30%的原材料消耗，并將返工浪費量降低80%以上。更具突破性的是，項目建立了材料全生命周期循環體系：打印過程中產生的廢料以及未來建筑維護更換下來的舊板，都可以通過專用造粒機重新打碎為顆粒，回送至打印設備中再次利用，理論上趨近于 “零廢棄”生產。

△打印完成的外飾面結構

為確保這座地標建筑的持久生命力，項目團隊對改性塑料材料進行了嚴苛測試。據悉，該材料通過了全紫外線加速老化實驗驗證，預計在室外使用20年后，其性能仍能保持在80%以上，充分滿足了大型公共建筑的耐久性要求。

△準備吊裝安裝的3D打印外飾面

2小時部署投產，現場3D打印生產

3D打印技術不僅能輕松實現復雜的雙曲面造型，同時能大幅降低傳統施工中的建材浪費與建筑垃圾。項目將采用現場預制生產的模式，基于移動建筑機器人平臺的高柔性特點，在施工現場快速部署砌一個小型的預制生產工廠，實現高質量、高定制化預制構件的現場批量生產，不僅大幅提升預制生產的響應速度同時降低運輸成本。

打印設備參數:

工作尺寸(mm):3300(H)*4200(L)*2450(M)

打印尺寸(mm):2000(H)*2400(L)*800(W)

噴嘴直徑(mm):3mm/5mm/8mm

擠出速度厚度精度(mm):2mm

功能特色:

自鎖式打印底盤自動干燥、自動送料、自動增減材一體加工，最大1800mm(H)*5600mm(L)*800mm(W)成型范圍和10kg/h擠出速度，大尺度的同時保障高效成型。

模塊化柔性3D打印生產單元：

輕量化設計的6大模塊靈活組合，滿足生產、施工、科研、展示等各類應用場景應用需求。采用折疊式設計，快速運輸，快速部署，最快可實現2小時部署投產。

3D打印設備可以通過以太網通訊實時對設備運行期間的所有數據進行監控，包括溫度，壓力，料位計十余個傳感器，多個電機運行狀態，打印程序運行進度，機械臂tcp運行狀態。同時將數據反饋給上位機，進行隨時調整。

整個智能建造流程體現了“柔性建造”的理念。所有單元塊的打印精度均控制在毫米級，拼接縫精度可達正負兩毫米。

開啟一個“按需營造”的新時代

“雄安之翼”的實踐，遠不止打造一個文化地標那么簡單。作為“十四五”國家重點研發計劃示范項目，它成功地將3D打印、拓撲優化、機器人安裝、循環材料等多項前沿技術集成于一個真實的超大型工程中，驗證了一條從設計、生產到施工全鏈條的低碳智能建造路徑。

它向我們展示了一個未來：建筑將不再依賴千篇一律的標準化構件和產生大量廢棄物的粗放施工。取而代之的，是基于數字模型的個性化“打印”，是機器協同的精準“裝配”，是材料永續循環的“零廢”理念。這棟展翅的建筑，不僅承載著雄安新區的文化愿景，更以其堅實地殼，為中國乃至全球建筑業的綠色化、智能化轉型，提供了一個可復制、可推廣的“雄安樣本”。當建筑可以被“打印”，城市的生長方式也正在被重新定義。

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