徐卫国新作：3D打印咖啡屋，设计建造新路线｜推介

编辑：王子怡 | 校对：原源、宋诗雨 | 2025.08.28 11:36

设计单位 XWG建筑工作室

项目地点 上海宝山

建成时间 2024年7月

建筑面积 20平方米

本文文字由设计单位提供。

3D打印混凝土咖啡屋位于上海宝山区智慧湾科技园区，这是一座面积20平米的小型建筑，其独特的外观将建筑功能与环境艺术相结合，成为园区的地标之一。该建筑的设计和建造过程融合了智能生成设计与3D打印建造的创新成果，探索了AI时代背景下建筑设计和建造的新路径，展示了未来建造工业可能的雏形。

建筑设计始于甲方提出的“咖啡杯”概念，同时甲方希望该建筑造型具有标志性和话题性，并能利用AI大模型进行设计、通过3D打印混凝土技术进行建造。

建筑师选用了OpenAI的大语言模型（ChatGPT4），让其写出几个提示词（Prompts），以便给图像大模型Dall·E3生成“形状具有创意的咖啡杯”。GPT4按照指令生成了3个提示词，将其输入到Dall·E3后，生成了相对应的咖啡杯造型，但这些造型还不能满足建筑师的要求，进而建筑师改写了提示词，大模型生成了一系列咖啡杯造型，经筛选后提供了其中3个咖啡杯形状供甲方选择，最终甲方选择了中间的形状作为实施方案。

在这个过程中，AI大模型工具为甲方提供了参与设计的机会，甲方成为从概念到图像的共创者，同时，建筑师仍然作为主导者，用其专业的审美及技能保证建筑设计的专业水准。

虽然甲方与建筑师共同确定了建筑的初步形象，但是这个大模型生成的结果是二维的图像，要进行设计深化必须有三维模型，而且三维模型应可编辑。这样，建筑师又使用了TripoAI工具将二维图像发展为三维可编辑模型。

在TripoAI模型的基础上，建筑师对模型的高度及直径进行了调整（H4.5米，D4.0米）以符合建筑尺度要求，同时加上了门窗、屋顶、立面细部等，使其成为建筑设计模型。在这一环节，特别重要的是获得可编辑的三维模型，因为只有三维可修改的模型才能进行建筑设计的调整和深化，从而通过不断推敲使其发展成为满足使用需求的建筑模型。

▲ 可编辑的三维模型视频 ©XWG建筑工作室

建筑模型是为了实现建造的模型，它还必须具备可建造性，这包含了建筑材料的选择、主体结构的计算和优化、水电系统的设计、各部分的构造方式和连接节点等，以保证该建筑物结构安全合理，构造逻辑清晰，设备系统完整，施工组织可行。

该建筑结构主体采用3D打印混凝土方式建造，屋顶和“咖啡杯把手”造型采用了FRP（纤维增强复合物）数控加工制造，门窗则由钢材数控加工成型；这三类部件均直接由数字模型输出加工参数，保证加工及施工精度。主体结构的计算使用了Abaqus软件进行整体模型计算，门窗开洞处填入钢框架以保证结构的整体性受力，屋顶及“把手”与主体脱开单独计算并分别安装。