以色列以色列理工学院的材料拓扑研究实验室（MTRL）与 [魏茨曼科学研究所](shturl.cc/8TND803jl0TVWIBrIE 的 Tree Lab 的研究人员完成了 BUSTAN—— 一座由机械臂 3D 打印的 178 块土砖按实际尺寸搭建而成的展馆，砖块环绕一棵活橄榄树排列。参观者可在 2026 年 9 月至 2027 年 3 月期间，于以色列设计博物馆霍隆（DMH）的 "The Circle" 展览中看到它。该项目名称意为 "果园"，研究人员将橄榄树视为展馆的首要 "客户"。这一原型测试了计算设计、机器人增材制造（AM）与本地土壤如何支持树木培育和共享栖息地，每块打印砖都被赋予一项环境功能，例如为树根遮荫、储存热量，或为昆虫和鸟类提供庇护。
用本地土壤打印砖块
这些砖块主要成分是该地区的土壤，混合了生物来源的植物纤维和矿物粘结剂。MTRL 报告称，纤维使材料更坚固、更轻，并改善了其热性能。一旦混合物成为可挤出的膏体，机械臂便通过为该项目设计的喷嘴，逐层堆叠出每块砖。不同砖型的工具路径各不相同，因此每块砖都有自己独特的形态和纹理。这一过程包括收集土壤、测试材料、开发粘结剂、编写机器人程序，以及在以色列理工学院高级建造中心（TACC）进行打印。打印完成后，砖块堆放在托盘上，然后由人工围绕树木组装，展馆分两半建造。
机械臂正从泥土混合物中逐层打印一块砖。图片来源：Edo Asoulin。
为遮荫、蓄热与气流而设定的几何形态
打印之前，每块砖都经过数字化建模，其形状和表面纹理对应特定任务：遮荫、蓄热、气流、保湿或栖息。组合在一起，这些砖构成一面多孔墙体，在树冠和树根周围营造出局部的微气候条件。某些砖块让直射阳光远离树根。厚实的土墙在白天储存热量，天黑后释放。靠近顶部的开口通过被动式烟囱通风促进空气流动，而种植区的分层土壤则通过毛细作用保持水分。
融入墙体的栖息地
多样的砖体几何形态也为植物、昆虫、鸟类、小型哺乳动物、真菌和生物结皮提供了栖息之所。带有管道和穿孔的砖块（部分嵌入竹材）面向昆虫、鸟类和小型动物。研究人员预计，风化与生物定殖会随时间改变结构，他们将展馆视为一个持续演变的生命系统的一部分。这一设计借鉴了东地中海和中东干旱地区的耕作实践 —— 种植者利用遮荫、土壤、水分、庇护所和就近材料为作物创造有利条件。BUSTAN 属于 MTRL 关于材料生态学、机器人建造和景观的更广泛研究。
Ofer Asaf 领导了本次研究与项目，Lior Skoury 负责计算工作。首席研究员包括 MTRL 的 Aaron Sprecher 教授、TACC 的 Arnon Bentur 教授和魏茨曼 Tree Lab 的 Tamir Klein 教授。Hazem Madah 担任结构顾问。支持方包括以色列理工学院可持续发展前沿项目、Azrieli 基金会、欧盟委员会（EIC）和霍隆设计博物馆。
围绕橄榄树手工组装打印砖层。图片来源：Edo Asoulin。
以 3D 打印泥土实现气候控制与栖息地营造
BUSTAN 的核心策略是：用机器人 3D 打印将本地泥土制成差异化组件，每块砖的几何形态承担特定的环境职责 —— 从调节树木周围的微气候，到为植物、昆虫和其他物种提供栖息之所。MTRL 为每一块砖进行数字化设计以匹配其角色，使墙体作为一个系统服务于它所环绕的树木。
意大利 3D 打印机厂商 WASP 与 MCA 建筑事务所曾将本地泥土打印应用于气候响应设计，于 2021 年在意大利马萨伦巴达完成了TECLA 生态屋—— 一座 60 平方米的圆顶住宅。Crane WASP 系统上的两台同步机械臂沉积了以土壤为基础的混合物，其配比针对当地气候条件定制。围护结构填充物经过参数化优化，在蓄热、保温与通风之间取得平衡。这与 BUSTAN 用打印几何形态管理热量与气流的做法相呼应。不过，TECLA 的气候设计服务于一个带厨房和睡眠区的家，而 BUSTAN 的 "客户" 是一棵橄榄树及其周围的物种。
在栖息地营造方面，艺术家 Raphaël Emine 使用 WASP 的 40100 LDM 和 Delta WASP 2040 Clay 打印机，配合连续供料系统，制作了为昆虫和小型野生动物提供庇护的作品。马赛 Maison Blanche 公园中的一件装置将这些构件安装在因象鼻虫侵害而枯死的棕榈树上。与 BUSTAN 一样，这件作品利用打印几何形态创造筑巢空间，并预期风化与苔藓生长会随时间改变表面。
BUSTAN 将这两条脉络汇聚到一面土墙之中，检验具有不同功能的打印砖块能否在单一结构中同时实现气候调节和物种栖息。
来源：中国3D打印网编译文章！
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