在新加坡建筑业人力缺口持续扩大、成本压力不断攀升的背景下，3D混凝土打印（3DCP）正从实验室概念加速走向真实工地。由新加坡国立大学（以下简称“新国大”）土木与环境工程系副教授、新加坡国立大学广州创新研究院PI（Principal Investigator，学术带头人）杜宏建和新加坡国立大学土木与环境工程系副教授冯时溉（Pang Sze Dai）领衔的研究团队，携手新加坡建筑巨头和合集团（Woh Hup），在新加坡建设局（BCA）与国家增材制造创新集群（NAMIC）的支持下，正在系统性推进 3D 打印技术在结构承重构件上的工程化应用。这一合作不仅指向施工效率的提升，更试图为新加坡长期面临的外劳短缺与材料依赖，提供一条技术驱动的破局路径。该项目近期也获得了新加坡《联合早报》的报道。

杜宏建副教授（左）和冯时溉副教授（右）

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从预制构件到现场施工：一场效率革命

近年新加坡已陆续启动多个3D打印建筑试点，从本地第一座3D打印行人桥，到供儿童使用的托儿所，这项“听起来很科幻”的技术正逐步落地。其中最具代表性的，是预制浴室（PBU）的打印生产。

传统预制浴室大约需要六名工人协作，且混凝土须达到一定硬度才能起模，一天仅能完成一个。采用3D打印后，只需一人监督整套打印流程，基本四小时内即可完成一个预制浴室，设备在24小时内可产出四个成品。杜宏建副教授团队介绍，在与和合公司的合作项目中，该技术约削减了50%的人力投入，对于长期受人力短缺困扰的新加坡建筑业而言，这一降幅意义重大。

打印完成的构件并非直接吊装，而是先加装吊装螺丝，运往装配场完成防水层、贴砖及卫浴设备安装，再像“乐高”一样吊运至楼层逐层拼装。这种“工厂预制+现场组装”的模式，与模块化建筑（PPVC）理念一脉相承，既能减少现场人力需求，也让工地环境更加整洁。

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跨越承重门槛：从非结构构件走向结构应用

尽管3D打印技术在节省时间和人力方面优势显著，但要真正迈入主流工地，仍需跨越一道关键门槛：实现承重结构的打印。目前，3D打印构件多用于非结构性部件，但这并非因为材料强度不足，事实上，目前所采用的混合材料的强度已接近传统的40级混凝土。真正的技术瓶颈在于，如何将钢筋有效地整合到打印过程中，而这一环节目前仍在研发阶段。

位于兀兰的景林嘉园项目已尝试突破这道技术门槛。该项目利用3D打印技术建造建筑外墙，再结合钢筋和混凝土，使墙体具备承重能力。从技术层面看，该项目已证明3D打印技术可应用于结构构件。其中，3D打印材料与后浇混凝土之间的黏结力是成败关键，项目团队通过专项测试，确保二者黏结足够牢固、能作为一个整体共同受力。

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实验室里的极限验证：承载力、收缩与耐久

面对严格的建筑要求，如何证明打印出来的结构符合安全标准？杜宏建副教授团队在实验室用最大的加载设备测试3D打印混凝土墙体可承受的最大荷载，测试严格依据建设局的设计要求。测试中荷载从零逐步加到约560吨，直至将墙体压坏，以测定其最终承载力。

除承载力外，杜宏建副教授团队还关注材料的耐久性能。由于混凝土水分蒸发后会收缩、变短，若控制不当便会开裂；而新加坡天气潮湿、日照又强烈，收缩问题尤为突出，团队因此采用图像处理方法无接触测量3D打印混凝土的收缩。

在抗侵蚀方面，团队通过24小时通电实验，并将样品劈开后喷涂硝酸银溶液来显色检测氯离子渗透。结果显示，得益于良好的打印过程调控与高质量选材，3D打印混凝土的盐水渗透深度明显小于普通混凝土；若内含钢筋，其开始生锈的时间也将更晚。

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民众最关心的问题：它真的安全吗？

对普通民众而言，最关心的问题仍是“打印出来的建筑真的安全吗”。核心关注点在于确保3D打印结构构件在结构完整性和材料性能上，达到与传统建筑相同的性能标准。新加坡已于今年初发布3D打印技术参考指南（Technical Reference），就土木工程中建筑、结构与基础设施构件的3DCP应用提供要求、建议与指引，为业界采用和扩大该技术提供依据。

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成本瓶颈与绿色破局

3D混凝土打印效率亮眼，性价比却仍是横亘在商业化前的现实障碍。因为需要选用高品质材料，且原料高度依赖海外进口，目前商用3D打印混凝土成本约为普通混凝土的三倍。这也解释了为何多数发展商仍持观望态度，行业对3D打印最终结构性能的接受度尚需时间建立。

针对这一瓶颈，杜宏建副教授团队正探索以本地废弃与再生资源制备3D打印水泥。一是将回收玻璃研磨成粉，可取代超过一半的水泥用量；二是把新加坡工地大量挖出的废弃海泥经简单处理，转化为类水泥材料。若取得突破，不仅有望压低材料成本、减少进口依赖，也将推动建筑业向循环经济与低碳方向转型。

从非结构性的预制卫生间、行人桥，到园区承重外墙，3D打印在新加坡已从示范项目迈入实际工地。它或许不会立刻取代传统施工，却正逐步重定义建筑业的效率边界。随着结构承重技术的突破、材料科学的创新与行业接受度的提升，未来有望见到等候时间更短、形态更具创意的建筑在新加坡落地，而杜宏建副教授团队与和合集团的合作，正是这场变革中一股重要的推动力量。

信息来源：

https://www.youtube.com/watch?v=zT98n-1e9Uk，联合早报

https://news.nus.edu.sg/advancing-sustainable-3d-concrete-printing-for-the-construction-industry/，NUS NEWS