三維打印運用

三維打印在工程建筑上的運用三維打印目前是一個正在被探索的技術(shù)，雖然還未成熟，但是它的影響效果已經(jīng)很明顯的表現(xiàn)出來了，我相信在不久的將來我們會像離不開電腦一樣離不開三維的打印機。就現(xiàn)在而言三維打印在工程建筑上的運用，一定會引起該領(lǐng)域的進一步發(fā)展。、三維打印在工程上運用的必要性目前一半左右的建筑事務所都在使用三維建筑信息建模（BIM）軟件，無可爭議，BIM的引入讓建筑師、工程師和設(shè)計師開展業(yè)務的方式發(fā)生了革命性的轉(zhuǎn)變。建筑師在提交設(shè)計構(gòu)想時可以采用比以前任何時候都更出色的速度、明晰度和精確度以及更高的視覺敏銳度。但是，在向客戶呈現(xiàn)實體模型方面，絕大多數(shù)建筑師仍未采納與BIM同級的創(chuàng)新方法。模型能讓人們對設(shè)計方案獲得更深刻的理解，并能帶來使用計算機圖像所不能實現(xiàn)的發(fā)自內(nèi)心的觸動聯(lián)系。雖然三維計算機模型在轉(zhuǎn)述設(shè)計意圖方面有著非常大的幫助作用，但建筑物仍然需要實體模型來有效地傳達細部特點和其他信息，而有時更為重要的是，以一種客戶能夠理解的方式與客戶實現(xiàn)意見交流。而客戶也能從實體模型演示當中獲益匪淺，與設(shè)計方案之間產(chǎn)生情感上的聯(lián)系，并理解建筑物構(gòu)成布局和空間關(guān)系的復雜關(guān)系。手工制作建筑物模型的藝術(shù)是值得我們尊重的傳統(tǒng)，但手工制作十分費時費力，實際上，這種制作本身就已算是一個設(shè)計項目了。建筑師的設(shè)計藍圖先傳達給模型制作者，制作者再用2-4周的時間提交盡可能接近于設(shè)計方案所要表達的手工建筑近似模型。然后，如果建筑師運氣好，贏得了項目，則項目可以在無需顯著變更的情況下繼續(xù)執(zhí)行。但如果需要進行較大的變更，則建筑師有可能必須提交變更方案，并有可能要向客戶提交一個新模型。眾所周知，模型制作流程有可能耗時數(shù)月之久，因此存在項目延誤或完全失去的潛在危險。而在使用BIM技術(shù)所提供的更快速和更為直觀的領(lǐng)域內(nèi)，將設(shè)計項目托付給手工制作的建筑物近似模型是一種既過時又成本高昂的習慣。我們可以想像一下，如果模型制作更快速又更便宜，而且還更精確時，能夠帶來什么樣的可能性。三維模型將可以在整個設(shè)計過程當中作為一種寶貴的資源來運用，而不是設(shè)計階段完成后的一種必須完成的形式。而 ZCorporation公司的三維打印成型機系列正在將這些可能變?yōu)楝F(xiàn)實。在ZCorporation向市場推出第一臺能夠用幾個小時制作出三維模型的三維打印盛成型機產(chǎn)品時，就引入了一個充滿無限可能的嶄新領(lǐng)域。不受原型制作設(shè)備通常所要求的時間、成本和空間的種種限制，設(shè)計事務所突然之間就有能力更早并更頻繁地運用三維模型來提供更好的視覺印象了。一直身處設(shè)計技術(shù)的尖端位置且曾榮獲ThomMayne獎的建筑師事務所Morphosis是三維打印技術(shù)的先行采用者。“我們事務所內(nèi)部配備了2臺三維打印成型機，而位于俄勒岡州Eugene的聯(lián)邦縣政府大樓項目的設(shè)計工作從第一天就以三維方式在開展，”Morphosis的IT總監(jiān)MartyDoscher這樣說?！癟hom有可能會畫幾張草圖，但設(shè)計工作極多的部分都是以三維方式，三維打印也貫穿于眾多設(shè)計迭代過程當中?！倍?、 拯救項目，贏得業(yè)務“人類的頭腦是以3維立體方式思考的，而不是2維，”擁有建筑服務機構(gòu)iKix的R.“Partha”Parthasarathy這樣解釋道。在建筑行業(yè)發(fā)展的早期，建筑師和承包商都要依賴2D平面圖來工作。雖然看起來精密，但2D平面圖經(jīng)常被錯誤解讀，特別是在客戶方面發(fā)生誤讀。例如，Partha講述了一個擁有數(shù)百幢密集布置單元的最近城市居民區(qū)項目的故事?？蛻粼葘ζ矫鎴D很滿意，但當客戶看到三維打印出來的模型時，立刻就擔心這些單元是不是過于擁擠了。而建筑師將游泳池和健身房移到了地塊的中央位置，緩和了這種擁擠現(xiàn)象。這種解決方案原本是相關(guān)各方全都會忽略掉的，可能直到建筑物建設(shè)到一半時才會意識到。而提前獲得三維模型節(jié)約了建筑師需要花在變更指令上無可計量的時間以及客戶所花費的費用。JerdePartnership事務所投資購買了ZPrinter310Plus打印成型機，并報告說，事務所每天都在使用這臺ZPrinter打印成型機，用來制作從摩天大樓到信息亭的各種模型。這種內(nèi)部三維打印能力讓他們能夠更快速地制作出模型，并賦予他們制作那些手工制作時所想像不到模型的能力。其中一個例子是，僅在購買ZPrinter310Plus幾周之后，在提交一個圣迭哥海濱區(qū)設(shè)計方案時，三維打印就幫助JerdePartnership事務所贏得了項目。這個精致的實體模型生動地展現(xiàn)了Jerde在不改變海濱地區(qū)特色的情況下增強其功能性的設(shè)計理念。據(jù)Jerde事務所的助理副總裁兼高級項目設(shè)計師AlVass估算，手工制作的話，這個模型需要一整個團隊用1周時間才能制作出來。而用ZPrinter310Plus可以在不到半天的時間就將這個模型打印出來。Vass說，模型的精細度和復雜度越高，三維打印在展示方面的優(yōu)勢就越明顯。他估計三維打印將模型制作的效率提高了一倍。三、 如何應用三維打?。縕Corporation的三維打印成型機能夠配合BIM程序運行，采用石膏復合粉末材料制作三維建筑模型。首先，建筑師將設(shè)計方案從諸如AutodeskRevit或3dsMax這樣的程序上傳出來。然后ZCorp公司提供的軟件將這個設(shè)計方案以數(shù)字方式切片劃分成數(shù)以千計的水平薄層。隨后，打印機在粉末原材料上執(zhí)行數(shù)千次的打印道次，通過將液體粘結(jié)劑投放到粉末上而打印出每個橫截面層。在粘結(jié)劑投放到位后，粉末將迅速硬化。以垂直方向上每小時大約1英寸的速率打印，成型機將讓一層層的原材料沉積成型，制作出一個嵌入到復合粉末原材料內(nèi)的模型。ZCorp的三維成型機獨一無二的特色就是能夠制作全彩模型。其它三維模型制作技術(shù)都無法提供此項能力。此外，圖片或真實感很強的圖像都可以直接打印在模型上以更好傳達出材質(zhì)的特色。運用ZCorp的軟件，設(shè)計師還能制作出比三維成型機構(gòu)建艙更大的模型。一個建筑群內(nèi)的各個建筑物可以分解成多個組成部分。在設(shè)計方案需要分劃成各個不同的組成部分時，ZEditPro軟件將自動在這些部分上添加孔和銷，使這些部分在組裝時能夠完美地對齊。成本節(jié)約效果盡管一個建筑物模型的成本可能很容易就達到數(shù)千美元，而ZCorp三維打印成型機制作的三維模型的平均成本僅為每立方英寸2-3美元。對于一個中型全大型的建筑項目來說，投資回收可能一次性就達成了，ZCorporation業(yè)務發(fā)展副總裁ScottHarmon說?！拔覀兊某尚蜋C經(jīng)常通過在設(shè)計流程的早期發(fā)現(xiàn)一項錯誤，或者由于模型能夠比競爭對手更有效地表達設(shè)計意圖而幫助事務所達成一個項目，就能將自身的成本回收了。盡管采用三維成型機制作建筑模型的這個理念還相對新鮮，但我們絕大多數(shù)成效卓著的客戶都是建筑師事務所，因此他們從第一天運用三維打印成型機起就能從中獲得極多的價值?！彼摹?速度和靈活性一個中等大小的手工制作模型要讓您等上幾個星期，而三維打印能夠在不到12個小時內(nèi)就將模型交到您的手上。ZCorporation的噴墨式三維打印成型機絕不會排放廢氣或形成大量的廢物，并能回收未用到的原材料以供下次使用。這些打印成型機能夠提供高達600dpi的打印精度，能夠精密地打印出哪怕最細小的細節(jié)。ZCorp的產(chǎn)品系列包括了單色ZPrinter310Plus三維成型機以及彩色成型機產(chǎn)品，其中包括自動化作業(yè)的ZPrinter450和高清晰度的SpectrumZ510。Harmon說，“對于其它三維打印設(shè)備來說，根本無法作到同時制作大量的模型，因為它們沒有辦法一個疊一個地打印出多個模型?！倍肸Corp的打印成型機，只要構(gòu)建室可以放下，就可以制作出數(shù)量眾多的模型，只需在每個模型之間保留薄層的粉末就行。最近，TheRealizationGroup就從ZCorp打印成型機能夠批量打印模型的能力上獲得了很大的好處。當時，一個位于佛羅里達州CoralGables的零售辦公室和居民集群建筑物項目為了市場營銷的目的而訂購了這所物業(yè)的100件模型，而TheRealizationGroup能夠在令人驚奇的2天之后就完成了這個訂單。這點要感謝ZCorporation三維打印成型機這種能夠同時打印多個模型而不犧牲精確度、質(zhì)量或結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的能力。除了速度和價格低廉方面的優(yōu)勢以外，三維打印機對于年輕建筑師們具有特別寶貴的作用。通過在設(shè)計過程的早期運用三維打印機，讓他們能夠通過試驗和犯錯迅速學習成長，讓他們和客戶都避免在獲得經(jīng)驗的同時犯下一些代價高昂的錯誤。由于ZCorporation的三維打印機具有這種能夠在比手工模型制作更短的時間以及幾分之一的成本制作建筑模型的能力，三維模型目前已用于在設(shè)計過程的早期和全程用于設(shè)計方案的形成，從而提升了整體的體驗和成果。就像BIM擁有能夠更便宜和更高效地提交項目的潛力一樣，在整個設(shè)計階段運用三維打印模型能夠促進對設(shè)計意圖的理解，實現(xiàn)提早發(fā)現(xiàn)錯誤并節(jié)約后續(xù)成本，因而能夠幫助事務所以前所未能的方式贏得客戶和開展業(yè)務。五、 從Revit輸出更加方便為了對三維打印技術(shù)在AEC行業(yè)內(nèi)的應用提供支持，促使Autodesk公司開發(fā)了一款STL輸出工具，這款工具使用戶能夠用一個簡單的步驟將Revit文件上傳至ZCorp的三維打印成型機。最近，Autodesk宣布為Revit2009建筑信息建模（BIM）平臺推出了一款全新的STLExporter產(chǎn)品。Revit用戶第一次可以輸出用于直接上傳至ZCorp打印成型機的STL文件格式。以前，Revit用戶必須使用第三方軟件將文件轉(zhuǎn)換成STL格式后，才能將這些文件發(fā)送至三維打印機進行打印。這項新能力標志著Autodesk相信三維打印技術(shù)將繼續(xù)成長為一種可供工程師、設(shè)計師和建筑師使用的經(jīng)濟有效的實體模型制作選擇方案?！叭S打印模型越來越多地成為了設(shè)計流程當中的一個關(guān)鍵性部分，可用于研究設(shè)計備選方案并改善項目成員及業(yè)主之間的意見交流，”AutodeskAEC解決方案部門的高級平臺系列經(jīng)理EmileKfouri說。“我們的客戶正急需在整個項目生命周期內(nèi)無縫制作三維模型的能力，特別是在最初的形成設(shè)計方案階段。適用于Revit平臺的STLExporter程序?qū)⒊浞掷弥T如ZCorporation出品的同類設(shè)備的優(yōu)勢，而ZCorporation在三維打印行業(yè)的速度、質(zhì)量和成本合理性方面均處于領(lǐng)頭羊的地位。我們還正在尋找其它有趣的方式來充分發(fā)揮ZCorporation在打印更高質(zhì)量實體模型方面的獨特能力?！盞fouri還表明，他認為三維打印成長有著光明的未來?！叭缃?，我們已看到絕大多數(shù)三維打印模型都是在概念設(shè)計階段制作出來的，這個階段正在對建筑物的形狀進行探索和細化。我們還看到，在設(shè)計