從建築原型到住居的真正實踐

▲roject Milestone首棟住宅以租賃方式迎來入住者

資料來源：Houben /Van Mierlo architecten
文字整理：棲位工作室_呂慧穎

【Project Milestone】基本資料：
位置｜荷蘭，愛茵荷芬（Eindhoven, Netherlands）
建築設計｜Houben /Van Mierlo architecten
業主｜Vesteda
類型｜試辦式住宅
技術研發｜Eindhoven University of Technology（TU/e）、Saint-Gobain Weber Beamix、Witteveen+Bos、Van Wijnen
行政支援｜愛茵荷芬市政府
樓地板面積｜一層樓，95m2
完工啟用｜2021年
 

Project Milestone的誕生

Project Milestone的誕生最早可以回溯至2016年荷蘭設計週（Dutch Design Week）期間，愛茵荷芬市政府和Eindhoven University of Technology提出了想要建造3D列印建築的想法。有鑑於過去荷蘭的3D列印建築皆屬於原型試驗性質，愛茵荷芬市政府於2017年招募了包括商業投資者等組成團隊，包括Vesteda、Saint-Gobain Weber Beamix、Witteveen + Bos和 Van Wijnen，由Houben /Van Mierlo architecten領銜設計為業主Vesteda房地產公司打造5棟3D列印混凝土住宅。本案從一開始就以最終須朝向商品化為目標，因此所有的建造條件比照一般建築法規辦理，完工後由Vesteda公司出租。

本案以Project Milestone為名，有諸多原因使其足堪擔當「里程碑」之名。其同時整合建築師、建商、市政府及研發團隊，不僅採用新興3D列印建築技術，更有公私部門間的協作，以及商業租賃的落實。在樹木繁茂的自然環境中，當第一位入住者進入居住時，它就從建築原型邁向實踐真正住居之路。Houben / Van Mierlo architecten充分發揮3D列印混凝土的優勢，賦予了建築形式自由，突破傳統混凝土僵化的外型。Project Milestone如巨石一般自然地融入綠樹成蔭的環境中。
 

▲Project Milestone最終目標為3D列印建築的商品化，是為建築原型到住居的真正實踐

最佳區位環境

本案基地位於愛茵荷芬Meerhoven區，所在區域稱為Bosrijk，是新興住宅區以擁有大片林地景觀聞名，區域規劃目標希望展現出本區景觀特色，「生活於地景之中」可以總括發展的概念核心，建築則應如雕塑一般融入地景。而Bosrijk是愛茵荷芬第一個未連接到天然氣網絡的地點，因希望住宅能源的設計從一開始就能朝向永續性、減少碳排；而對於建築本身，無論在空間規劃和建築質量上都有很高的要求。因為Bosrijk住宅區的屬性，正合適實踐3D列印建築這樣新興的概念，而周遭綠樹成蔭，將成為落實永續住宅最好的環境。

▲本案基地位於Bosrijk，是以高品質住宅及景觀為述求的新興住宅區

建築計畫分段落實

本計畫將分階段連續建造5棟房子，因此每次所獲得的經驗都可以應用於下一棟房子。第一棟房屋為單層3房95平方公尺，木屋頂結構。於2020年開始列印，2021年完工後開始開放申請入住。未來其他4棟房屋將會是多樓層建築，且樓地板及屋頂都會採用3D混凝土列印，但所有房屋的地基都將採用傳統的混凝土灌鑄技術。

▲Project Milestone首棟住宅為單層樓、面積92平方公尺

採用3D混凝土列印的優點

自從1824年波特蘭水泥問世後，水泥混凝土成為世界上使用最多的建築材料。本計畫原先就希望3D列印住宅能夠達到具備市場經濟的競爭性，因此採用了建築工業熟悉且掌握度高的材料。儘管目前3D列印混凝土在表面的精緻度上確實不及傳統工法，但因為傳統模鑄混凝土是實心的，消耗的混凝土比建築外殼結構性能實際所需的量要多得多。而生產水泥過程中釋放大量二氧化碳，全球有7%的碳排放量來自水泥製造相關產業，使用3D列印技術建造的中空牆體，在相同的結構強度下，可以減少水泥的使用量；並且藉由精準控制材料耗損，減少建築物的隱含碳。

另一個優勢是形式自由。通過3D混凝土列印，可以精準調整混凝土結構形狀，在傳統的模鑄混凝土工法中，則是模板決定了混凝土的形狀。 有了混凝土列印，建築商可以快速做出許多不同的混凝土細節，如弧形、空心或凸起等。擺脫傳統模板鑄造的限制，未來在列印技術精進下，相信能夠為建築設計美學帶來更多的創新思考。

此外，在列印建築中能夠較輕易的結合不同顏色、質量及防水性能設定的混凝土。列如建築的外牆壁必須防水甚至防塵，內層則須要確保優質的聲學效果；此外，牆內還需要埋設各種管線及設定開口（如插座等等），而3D列印建築能很快速的解決並滿足上述需求。而全程由電腦程式精確控制的列印工法，能夠讓建築設計變更有更大的時間彈性，更容易滿足客製化處理。

Project Milestone第一棟房子採用預鑄工法、現場組裝，預計最後一棟房子將完全採行現場列印，列印材料可完全現場配製而無需仰賴運輸，可加快興建時程。而3D列印建築減少傳統工法中現場綁模、箍筋等等的繁重專業勞力需求，由於時間和人力成本的大幅降低，在緊急災害應變及缺工的情況下，3D列印建築的優勢更能夠展現。

憑藉著優秀的被動式節能設計，Project Milestone與傳統建築相比，能源性能係數（energy performance coefficient）達0.25（數字越小表示性能越好），3D列印建築之正常使用壽命預計將超過50年，不低於傳統建築工法，在優越的隔熱性能下，整個建築生命週期內的能耗可以大為減低。

▲Project Milestone第一棟房子採用預鑄工法、現場組裝

從首棟住宅汲取的經驗值

合作團隊夥伴在科學模型開發試驗時，成功完成了各種形狀的列印，但首棟住宅的原始設計難度顯然更高，因此在實際執行時進行了部分建築造型上的妥協。未來合作團隊將根據最新的3D列印知識作為接下來4棟房屋設計的基礎，希望可以完成進階的建築型態挑戰，或減少列印技術和建築設計間的磨合時間。

在 Project Milestone 中，含跨6個不同專業領域的團隊，且這個計畫對於各方而言皆是全新的嘗試，團隊的組織協作、任務及角色分工、產品組件和流程步驟，以及諮詢和決策層級等等，皆需要從頭建立。這些知識經驗將在下一棟住宅興建中得到更好的處理。

另外，由於首棟住宅採取的是預鑄工法，難度在於要將1公尺高的列印元件從列印廠房運送到施工現場，由於元件形狀不規則，無論吊掛或運送都是一大挑戰。而目前合作團隊正積極研究在建築工地完全列印的方法，並且評估此選項是否在整體上更有效率，因為現場列印必須考量諸多變因，特別是天氣、溫度、濕度對混凝土固化的影響。

▲Project Milestone首棟住宅現場組裝作業

真正的居住空間

要落實真正讓人長期居住的基本要求，除了空間及設備機能外，更重要的是必須符合所有與住宅相關之建築法規，而Project Milestone踏踏實實的拿到各階段的建築許可，包括結構安全等等。

Project Milestone的5棟房舍完工後，並不會立即進行販售，而是由業主Vesteda在完工後進行租賃。目前首棟住宅以每月850歐元的租金、6個月為租期，租金水準則比照愛茵荷芬地區擁有類似環境條件之新成屋，希望讓更多人有機會能夠入住，同時也有助於收集居住使用意見，對於未來3D列印住宅商品化而言極為重要。

在Project Milestone完工後，團隊將藉由本案所累積的經驗，進行工法、材料及工序的改善，本計畫未來將陸續推動其他4棟3D列印住宅的興建，根據（租賃）使用者的意見回饋，也將進行空間機能的各項改善。而團隊也自我期許能夠在天花板（地板）的列印技術上尋求突破，朝向打造多層住宅的方向努力。而目前Project Milestone建築成本尚無法與傳統建築工法並駕齊驅，但Houben /Van Mierlo architecten及合作團隊都深具信心，只要專注於研究開發，達成目標指日可待。

延伸閱讀：

Eindhoven University of Technology（TU/e）建築3D列印技術展示