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盘点3DP技术在建筑方面各种脑洞大开的应用

时间:2017-03-06 14:11    来源: 未知     作者: admin
3D打印技术可以让建筑结构颠覆传统建筑的理念,不同于传统直线形的建筑,3D打印能够创建曲线形的建筑物。另外,用于建筑文物修复与复制方面,3D打印满足定制化的要求又是另外一个满足建筑需求的特点。

然而,我们通常所熟知的3D打印技术用于建筑领域指的是直接打印水泥混凝土的技术。而3D打印的另一项技术3DP粘结剂喷射技术,其特点是工业级效率、速度快、精度高,再加上允许大尺寸打印,可以说3DP技术与建筑的结合点颇多。

PMMA的3D打印:3Dion和Voxeljet维捷完成了科隆大教堂人物的复制品


科隆大教堂是位于德国科隆的一座天主教主教座堂,是科隆市的标志性建筑物。在所有教堂中,它的高度为157米居德国第二(仅次于乌尔姆市的乌尔姆大教堂),世界第三。论规模,它是欧洲北部最大的教堂。集宏伟与细腻于一身,它被誉为哥特式教堂建筑中最完美的典范。它始建于1248年,花了超过600年建造,工程时断时续,至1880年才由德皇威廉一世宣告完工,至今仍修缮工程不断。
盘点3DP技术在建筑方面各种脑洞大开的应用

修缮和维护科隆大教堂是个巨大的工程,近年来,建筑维修预算为每年六至七百万欧元。约有60%的资金来自Zentral Dombau Verein(中央大教堂建筑协会-ZDV)。该协会自1842年以来一直存在,并在第十九世纪完成大教堂的建设发挥了重要作用。

在100多名教堂修缮员工中,大约有80名是维修工匠包括石匠、木工、金属工、铁匠、琉璃家、玻璃画家、玻璃修复、画家、金匠、屋顶维修、电工等;其余20名员工在科学部工作。

为了感谢修缮基金的捐助人,ZDV邀请了大约100人,感谢所有的客户慷慨的赞助,以修缮战争和风化对科隆大教堂造成的破坏。每位捐助人收到了ZDV的一份特殊的礼物:高品质的3D打印科隆大教堂人物的复制品。
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这些复制品的生产来自与3Dion与Voxeljet维捷的合作。首先,他们通过Steinbichler三维扫描仪扫描每一个雕塑,然后通过位于科隆的一家公司3D Scanworks进行模型等比例缩小并获得最终的三维模型。

在最后一个步骤中,所有的108个副本在一个周末完成3D打印。通过voxeljet维捷的3D打印机VX1000(建构空间:1000 x 600 x 500 mm),在短短的31小时就完成了3D打印。
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打印所使用的材料是PMMA,这种塑料再现了雕塑的砂岩视觉感觉。打印完成后,这些副本被送去清洗,然后表面渗透和浸渍环氧树脂。

3D打印PMMA用于精密铸造:兰伯特斯大教堂的重生


许多欧洲人仍然缅怀比利时Lüttich革命期间对兰伯特斯大教堂的破坏。通过3D打印比例为1:100的青铜模型,某种程度上挽回了许多人的心理遗憾。这个模型是通过voxeljet维捷的服务中心打印完成后,通过精密铸造获得的。
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青铜模型位于1.2米高的平台上,模型的测量高度为1.35米,宽为1米,长度为2米,重约600公斤。模型的设计师Pierre Jacob先是对现有的教堂木制模型进行了三维扫描,得到了真实可靠的原始副本,随后在软件的帮助下,完成了根据历史资料对于细节的修饰和再现。

通过voxeljet维捷的服务中心,将尺寸为2,000 x 1,000 x 1,350 mm的模型打印出来,PMMA材质的模型重约51kg,包含了80个独立的模型,打印时间为5小时。
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获得了PMMA材质的精密铸造模具后,进入下一个环节的熔模铸造,最后获得了比例为1:100的青铜模型。
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砂型房屋:3D打印机打印出来的“整幢房屋”

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3DP打印技术已成为建筑行业不可或缺的一部分,起初是用来制作演示模型,后来还有“异想天开”者用来打造生活空间。

来自奥地利建筑师Peter Ebner赋予了3D打印房屋超前的设计理念:将生活空间较少到最低限度,只有几平方米,高度约三米。现在,这些房屋被打印出来,就位于voxeljet维捷德国的服务中心。
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房子是一次打印完成的,包括厕所、厨房、家具。虽然这不是一个正常尺寸的房子,但它麻雀虽小五脏俱全。而且一个关键的问题是:什么样的3D打印机可以生成这么大尺寸的打印物体呢?这其中使用的是世界上最大的3DP技术3D打印机:VX4000。
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房子由两片砂模组成,VX4000设备外形庞大,占据了25米×12米的平面和4.5米高度的空间。这台3D打印机花费了60小时打印完成房屋的两片组块,费用总计约60000欧元,房子重约两吨。并且符合建筑师关于房屋承重和安全性的所有要求。
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PMMA上面覆盖金属:金属质感的自由曲线墙壁


建筑的世界存在着一批玩得更开的艺术家,将3DP技术用于装饰性墙壁的建造是个大胆又行得通的想法。因为这结合了3DP技术的几大优势:大尺寸、高精度、复杂的自由曲面、工业级效率。
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这里面玩得比较High的就有美国的设计师Ioan Florea ,他通过voxeljet维捷的VX4000的设备将他所设计的充满独特感且带有壮观色彩的墙壁打印出来,这些墙壁的设计包含了传统制造工艺很难实现的自由曲面设计。
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似乎是觉得白色的PMMA材质不够展现出Florea设计的“疯狂”,艺术家又将这些墙面覆盖了液态金属。其结果是整个墙面看上去是由熔融的金属制造而成。
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或许不久的将来,我们将“傲娇”的跟装修公司说“来一面3D打印的金属墙吧。”

的确,虽然3D打印房子的安全性以及保暖、防潮等性能还需要接受时间的检验,但是这种以回收材料为打印原材料,并通过读取建筑物的数字化模型来实现自动化房屋建造的方式,无疑将为建筑业实现降本、环保和实现颠覆性的建筑结构开辟了一条全新的道路。
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