3D打印技術在建筑景觀設計中的有效應用

1、    3d打印技術在建筑景觀設計中的有效應用    侯濤 李佳男摘 要：越來越多的新技術隨著科技發(fā)展而逐漸產(chǎn)生，且3d打印技術應運而生，逐漸獲得各行業(yè)關注，在醫(yī)療、建筑、工業(yè)設計、機械制造等行業(yè)中均獲得廣泛化應用。該文將主要致力于展開在建筑景觀設計中，3d打印技術的應用效果，首先指出建筑景觀設計領域中，3d打印技術的存在優(yōu)勢，并具體闡釋出其具體化應用，最終給出建筑3d打印的發(fā)展思考，以期在建筑景觀設計中，3d打印技術能夠獲得有效性應用。關鍵詞：景觀設計 有效應用 3d打印技術 建筑：tu741.2 ：a ：1672-3791（2019）01（b）-00

2、-023d打印是一種應用塑料或粉末狀金屬，并以數(shù)字模型文件為基礎，經(jīng)逐層打印構造物體技術，其是所謂的快速成形技術。而傳統(tǒng)二維打印，產(chǎn)生的二維平圖圖像是經(jīng)油墨進行噴刷產(chǎn)生。3d打印技術能夠?qū)⒛Ｐ偷慕Y構和細節(jié)進行真實性還原，是立體化的打印，以三維模型為基礎，所以傳統(tǒng)和3d打印技術存在極大不同。3d打印制造更快速、更高效，加工和制作過程簡單快捷，工藝流程短、全自動1。所以，特別是在工業(yè)設計、建筑領域中，獲得極大的歡迎及關注度。1 建筑景觀設計領域中3d打印技術的存在優(yōu)勢1.1 加工材料的多樣性3d打印技術較傳統(tǒng)制造方式，有極為豐富的可用材料，包含鎂鋁合金、陶瓷、光敏樹脂、有色金屬等，abs、pa、e

3、p包含于工程塑料中，pla、petg等包含于生物塑料中。可用的材料多，實現(xiàn)的可能性更高，決定這一技術有更廣的適用面，對于樹脂、金屬、abs等材料，無需經(jīng)再次翻制，能夠直接輸出為模型。1.2 小批量生產(chǎn)成本低傳統(tǒng)模具開發(fā)及機械加工生產(chǎn)線均屬于大批量生產(chǎn)方式，成本因生產(chǎn)數(shù)量多而越低，且其模具開發(fā)及生產(chǎn)線的費用高昂。3d打印技術相較于大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)多件或一件成本幾乎一致，且小批量加工成本更具優(yōu)勢，更適合于停產(chǎn)稀缺零件復刻、樣品展示模型、個性化定制產(chǎn)品、模具制作等層面。小批量生產(chǎn)的優(yōu)勢在景觀設計表達層面更具優(yōu)勢，因其設計開發(fā)周期很長，多為概念方案模型，方案的最終確定需經(jīng)設計多次調(diào)整獲得，但是不管獲得

4、怎樣調(diào)整之后的樣式，為了提升效率，獲得更低成本，僅僅需替換打印修改部分的模型2。1.3 可實現(xiàn)復雜造型三軸或五軸的三維雕刻機，以及傳統(tǒng)的切割加工，是一種減材制造加工方式，均是選擇刀具行材料切削去除。此種加工方式通過去除材料實現(xiàn)成型，開始于已有的零件毛坯，所以，無法精準加工完成減材制造，受刀具及刀頭可實現(xiàn)空間深度限制，因此復雜的外觀造型及三維空間結構很難以制造出。相較于傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，3d打印技術加工原理完全不一樣，在制造實體模型的時候，需選擇打印材料盤柱疊加方式，其被稱為是增材制造。此種方式較三維雕刻加工技術，為“自下而上”制造方式3，模型負角加工難題，可巧妙地通過增材制造而解決，最終實現(xiàn)整個產(chǎn)

5、品過程、零件電子、數(shù)字化模型。所以，3d打印技術，是在打印機中將產(chǎn)品數(shù)字化模型輸入，以其作為直接驅(qū)動，不管其有多高的復雜程度，均可實現(xiàn)快速制造，將最終產(chǎn)品模型完整、準確“輸出”，無需大量人力用于提升工作效率本質(zhì)特征。2 在建筑設計領域中3d打印技術的應用我國城市建筑垃圾的數(shù)量已占到城市垃圾總量的30% 40%。截至2011年，中國城市固體生活垃圾存量已達70億t，建筑垃圾總量約為28億t，每年新產(chǎn)生建筑垃圾超過5億t。近兩年，北京、上海、廣州等地一些建筑工人年收入超過10萬元。2.1 應用于建筑設計方案中對于項目方案層面，在初始階段中不管是客戶方或者是團隊成員均存在不同認識及想法。不同客戶因?qū)?/p>

6、業(yè)背景及知識架構的不同，所以對于傳統(tǒng)二維設計稿圖而言，也存在不同理解程度。整個項目的全貌，因二維圖無法完整展現(xiàn)，在實現(xiàn)過程中，后期的建設及彼此意見不統(tǒng)一，均會造成項目不斷停工或更改，難以滿足前期意圖及設想。3d打印可將項目整個過程完整展現(xiàn)出來，通過對初始方案建模打印實體，可及時按照實體模型做出調(diào)整，便于各方的討論及溝通。特別是在道路交通、橋梁設計、城市設計及規(guī)劃層面，需考慮交通、景觀、道路，同時涉及幾個單體建筑，3d打印能夠?qū)⒔ǔ珊蟮娜罢鎸嵉卣宫F(xiàn)出來。在設計中，這些建筑每一階段環(huán)環(huán)相扣、相互聯(lián)系，一個環(huán)節(jié)失誤會產(chǎn)生項目損失。經(jīng)3d打印，會影響到周邊居民及環(huán)境，反映出方案的全貌，縮小若干年方可

7、完成的項目，同時避免設計者造成項目失敗，獲得建筑方及公眾的認可及接受。2.2 應用于建筑設計方法中3d打印可在短時間直觀、快速看出最真實效果，其是一個快速成型的技術。除此之外，建筑師之前在繪制建筑物的時候，選擇的是手繪的方式，一個很好的構思及想法，假設無扎實的繪畫功底，則難以表達出。而二維平面永遠是手繪效果圖的效果，設計師的創(chuàng)意較難以表達出。更全面、快捷的方式，3d打印可為建筑師提供，經(jīng)配合打印機，以及拍照、基底建模進行實體打印，更便于理解設計者意圖，受眾可從多角度實現(xiàn)觀察。2.3 應用于建筑構件中建筑師在打印時依據(jù)選擇性激光燒件，以及節(jié)點式方式，同時按照前期設計圖紙比例，實現(xiàn)每一節(jié)點分段打印

8、，最后完成的建筑物制作，通過組合拼接方式實現(xiàn)，極大程度節(jié)省物力、人力，較為方便簡潔，保證構件實用性及美觀性。在一些附屬建筑裝飾物上，3d打印技術獲得廣泛應用，像中式古典建筑、歐式壁雕裝飾物表面結構異常復雜化，效率低且人工制作時間長，難以保證一致化制作出的結構及細節(jié)，且將3d打印設置好比例之和，并進行基底建模，可精確地在較短時間中進行批量生產(chǎn)，打印出每一局部細節(jié)。在建筑裝飾中，3d打印技術不管是外部或者是內(nèi)部裝飾，均轉(zhuǎn)向風格展現(xiàn)、技術的設計及細節(jié)處理。2.4 3d打印技術應用領域文物保護中。通常情況下，博物館為了保護原始作品不受意外事件或環(huán)境的傷害，會選擇替代品進行。陜西博物館之前打印出的國寶文

9、物“金怪獸”，長11cm、高11.5cm，花費了14h的時間。相較于文物原件，打印出來的復制品幾乎和其一模一樣。3 建筑3d打印的發(fā)展思考在工程施工中，當前的建造3d打印應用，并無成熟設計方法及理論能夠借鑒，依舊屬于探索階段。相較于傳統(tǒng)鋼筋混凝土、砌體結構和3d打印建筑，在建造工藝及材料性能層面存在極大差別，所以需對構件及材料性能有充分了解，找出適用的設計方法及理論。在廣州、北京、上海等地，近些年建筑工人的年收入超10萬元，勞動密集型的建筑業(yè)在近些年勞動力越來越緊張，逐漸步入老齡化的時代中面臨巨大挑戰(zhàn)。建筑3d打印，24h可打印出出10棟200m2的建筑，信息化和機械化為技術手段，節(jié)約人工80%，縮短工期70%，上降低建筑工人的勞動強度，縮小對勞動力的依賴，提升工作效率，改善工作環(huán)境。建筑3d依舊屬于探索階段，盡管其擁有廣闊化發(fā)展前景，均有一系列問題存在于打印方法、設備、材料及工藝層面，而解決上述的問題，則是建筑3d打印當前主要的發(fā)展任務。參考文獻1 張躍.3d打印技術在建