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世界3D打印技术产业大会文字实录:八大专家聚焦3D打印

2013-05-31 08:46
黯影冰风
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  结合大会的主题,我简要介绍一下我们在这方面做的一部分工作,其中一个工作是做建筑打印的,我们有一个课题组在做这方面的工作。提到建筑打印,往往很多人说建筑打印有什么好做的,跟普通的打印有什么区别?是不是仅仅作为一个模型可以看,而不能够居住的。我说我们做的这个建筑打印是可以居住的,是类似于我们现在待的这样一个建筑物,是具有实际功能居住的建筑物。你现在看到的下面这个图是我们正在做的一个项目里面的一个园区,这个园区里面有五个建筑,其中一个建筑是十几米高的,接近二十米高,每一个单体建筑都有成千上万的体量,我们计划在几年内这个工作因为涉及到一些机密,我就不再详细说了,你会看到这样一个建筑群在地球的某一个角落上。

  建筑打印与常规的建筑物在哪些方面会有优势,为什么以打印的方式去做建筑?我们认为采用打印的方式去制造使用功能的建筑具有这样几个优点,第一个,它的抗震性能大大增强,为什么这么说?我们都知道,大地震的时候,最先受损的其实一定是结构强度最弱的,一个常规的建筑都是有成千上万个砖、混凝土、钢筋以及其他不同成分的材质组合在一起的,也就是说一个房屋它是有成千上万个不同的零件拼接而成的。任何一个零件的薄弱都可能会导致整个性能的降低,如果采用3D打印来做的话,我们就可以把一个房子打印成一个零件,这一个零件的抗震性能远远比成千上万个零件的抗震性能要大大增强。

  第二个,我们可以采用3D打印的方式把它的建筑的壁以及内部的结构采用最优化的方式做成中空的以及任意结构的模式,所以它的材料可以大大节省。我们做了一个实验,采用建筑方式做的房屋它的材料至少可以节省30%以上。在节省材料的同时,我还可以做到更好的保温,因为我们内部可以做成蜂窝状结构,类似图上右上角这样一个板状的东西,内部可以根据你的需求,通过声学的原理、通过力学的原理做到最优化,所以它的壁厚可以做得很薄,现在常规的建筑一般是24厘米宽度,我们的打印建筑可以做到18甚至更薄,同时强度会大幅度增强。

  第三个优势就在于它的设计可以突破常规,设计师不再局限于我怎么把它加工出来,它的成本有多高,我怎么能够体现出它的设计创意方面,所以可以充分解放设计师的思想。一些非常复杂的东西到底怎么去实现呢?你看到右下角这个网状结构,对于像我们现在这样的一个房屋来讲,它是一个平的,比如说楼顶是平的,怎么去打印?这种方式我们可以采取下方的网状支撑结构,在计算机软件里会自动生成做到结构的优化和力学的优化。

  第四个方面,我们可以做成成本更低,因为这种材料跟我们现在用的环保材料性能几乎接近,成本上没有明显增加,同时节省了大量的人力、大量的设备和费用,所以,总体上的成本略有降低。因为它可以24小时工作,不需要更多的工程监理和人员的偷懒、人员的放假问题,工期可以有一定的缩短。

  因为牵扯到这是一个很多家单位同时参与的项目,所以我不能够介绍更多的内容。你现在看到的是一个规划图,这块地已经拿下来的,是八千多平米,总共建筑面积是16000平米,这是一个设计图,我们现在正在做的建筑就是这样一个用双手托起地球的建筑,这个建筑的总面积是300平米。

  它未来的目标,你现在看到的是类似于霍比特人这样的,我们认为未来的建筑就应该是依照人的居住功能而特意设计的一种自由性建筑,而不是像这种钢筋混凝土式的冷冰冰的结构,也许有一天我们也可以到一个陌生的地域,用一台打印机按照你所想就地取材,打印这样一个建筑。

  因为时间不多,我简要介绍一下另外的一个工作,就是彩色3D打印,就是用3DP的工艺喷出来一种彩色黏结剂去做设备原料,文化创意尤其是动漫产业最好的表现形式就是色彩,如果没有色彩,它跟其他的普通工艺区别就不明显,在动漫领域里面都可以采取彩色3D打印去体现。

  这种工艺到底怎么实现呢?首先,在计算机软件里面建模,自己开发软件对它进行数据处理,包括内部材料的处理和定义,最后通过喷涂控制一层层成形。它的一个原理就是我在结构空间和材料空间里面可以实现色彩和结构以及材质和结构之间的一一对应关系。这是做的一个数据分析,从左边的模型进行细化、网格分化、处理和定义,实现彩色模型的渲染。内部的材料分析确定过程以及每一个切片的材料的定义以及色彩的分布,最后从材料色彩到每一个喷头之间的一一对应关系,我们通过这种数字化的方式来实现,这个喷头是一千多个喷嘴,可以实现同时开关,来实行精确的打印。

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