現(xiàn)在的3D打印技術(shù)現(xiàn)在有多火，我想我們這里就不用討論了，一個(gè)i3DOne（sdwhjm.com)社區(qū)就有6000余所注冊(cè)的學(xué)校，超過(guò)60萬(wàn)人次的使用頻率，火熱程度一目了然。上到高校，再到職業(yè)院校，下到普通中小學(xué)，開(kāi)設(shè)3D打印專業(yè)的院校已經(jīng)不少了。我之前的兩篇文章也已經(jīng)聊過(guò)，3D打印技術(shù)的專業(yè)建設(shè)的討論我們這里就不深究，但有個(gè)小方向，今天與大家交流一下，就是3D打印技術(shù)在建筑專業(yè)上怎么玩?，F(xiàn)在的3D打印專業(yè)大部分都是放在了機(jī)械制造系、機(jī)電系或工業(yè)設(shè)計(jì)系的居多，3D打印當(dāng)然是有可能改變機(jī)械制造行業(yè)的一個(gè)可能性，但決非唯一性。
我們今天聊的也不是怎么用建筑3D打印機(jī)唰唰唰，馬上打印一座房子這種事情，我們今天聊3D打印技術(shù)如何在專業(yè)人士及普通用戶上的使用。如計(jì)算機(jī)并不僅僅是在計(jì)算機(jī)系里面才能應(yīng)用，而是廣泛的在每個(gè)科系和專業(yè)上，與我們每個(gè)人的生活息息相關(guān)，那么，是否有一天，3D打印技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)、建筑保護(hù)、城市規(guī)劃等領(lǐng)域又會(huì)得到廣泛的應(yīng)用呢？
建筑模型的構(gòu)建
就讀建筑專業(yè)的同學(xué)和老師應(yīng)該毫不陌生，在平時(shí)的學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，必然會(huì)有制作建筑模型這么一個(gè)套路，意思就是，是驢是馬，你總得拉出來(lái)遛遛，對(duì)不對(duì)？在以往的搭建建筑模型里面，我們看到很多的同學(xué)是使用五花八門的材料，紙皮、鋁材、石膏等等，很難達(dá)到統(tǒng)一的美觀和品質(zhì)，就是說(shuō)你最終模型未必能體現(xiàn)你的設(shè)計(jì)理念，或者說(shuō)是有偏差的。
有一次，到某高校拜訪，恰逢畢業(yè)季，要求的畢業(yè)作品是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，院長(zhǎng)在介紹學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)作品時(shí)給我打趣來(lái)了一句：“這個(gè)模型可不可靠，關(guān)鍵不是設(shè)計(jì)合不合理，而是學(xué)生的手工有多強(qiáng)！”何出此言？因?yàn)闉榱斯?jié)約制造成本，學(xué)生們?cè)跇蚨盏闹圃鞎r(shí)候，統(tǒng)一使用的材料是紙，你的橋梁強(qiáng)度夠不夠，除了跟你的設(shè)計(jì)合理與否外，還很重要的是你的橋墩承重力怎么樣。那么，你的手工好，卷紙卷得夠緊密，夠結(jié)實(shí)，你的承載力就比其他同學(xué)的強(qiáng)，設(shè)計(jì)合理性反而不容易體現(xiàn)出來(lái)，這就有違初衷了！
另外，一般的學(xué)生哪怕再心靈手巧，也難以把建筑細(xì)節(jié)給表現(xiàn)出來(lái)，一個(gè)大型的樓盤，每個(gè)窗戶，每個(gè)陽(yáng)臺(tái)，每個(gè)大門，沒(méi)有開(kāi)發(fā)商賣房子般的熱情和時(shí)間，并且沒(méi)有一點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，是難以完成的。如果學(xué)校提供3D打印軟件和設(shè)備，每個(gè)學(xué)生的設(shè)計(jì)理念和細(xì)節(jié)都可以通過(guò)3D打印把它真實(shí)的展示在人們的面前。同樣的材料，在考慮材料本身硬度的情況下，可以真正考核建筑的結(jié)構(gòu)力學(xué)等問(wèn)題。
我們看Stockholmsarenan球場(chǎng)，它在設(shè)計(jì)初使用3D打印技術(shù)創(chuàng)建了這個(gè)令人震驚的，具有高度細(xì)節(jié)的3D建筑模型，在實(shí)物模型中完美表現(xiàn)7400個(gè)高細(xì)節(jié)度的座位，征服了投資者的心。把3D技術(shù)放到建筑模型的構(gòu)建上，是非常實(shí)際且必要的應(yīng)用！
圖源來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
建筑適用性研究
剛才，我們提到了建筑模型，建筑模型不僅僅是為了給客戶觀看或者老師評(píng)比作用，它可以有更實(shí)在的應(yīng)用。里約奧運(yùn)會(huì)已經(jīng)結(jié)束了，能順利結(jié)束簡(jiǎn)直就是一個(gè)奇跡，無(wú)論美好還是失望，都已經(jīng)過(guò)去了，喜歡足球的朋友可以期待更遠(yuǎn)的2022的卡塔爾世界杯了。在卡塔爾，我們不用擔(dān)心球場(chǎng)會(huì)在臨比賽前一天才建設(shè)完成，也不用擔(dān)心球員會(huì)在40°的高溫下踢球而把比賽搞得了無(wú)生趣。世界杯球場(chǎng)的球場(chǎng)正在如火如荼的建設(shè)當(dāng)中，而且，新的球場(chǎng)建設(shè)將完美考慮天氣、遮陽(yáng)、風(fēng)速、暴雨等等一切可能會(huì)影響一場(chǎng)精彩賽事的因素。為什么？讓我們看看以下的采訪摘要:
“除了改變比賽日程之外，來(lái)自卡塔爾大學(xué)工程學(xué)院的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)一直在借助3D打印的體育場(chǎng)模型對(duì)空調(diào)進(jìn)行測(cè)試，以優(yōu)化他們的設(shè)計(jì)。這群科學(xué)家總共3D打印了6個(gè)3D打印的1: 3000比例的體育場(chǎng)模型來(lái)測(cè)試它們的熱反應(yīng)，并通過(guò)一個(gè)特制的風(fēng)洞來(lái)實(shí)驗(yàn)其空氣動(dòng)力學(xué)特性。科學(xué)家們會(huì)用激光束來(lái)準(zhǔn)確地捕獲空氣是如何從設(shè)計(jì)的建筑中流過(guò)。來(lái)自激光束的數(shù)據(jù)隨后會(huì)通過(guò)分析軟件進(jìn)行處理，變成可以幫助科學(xué)家和建筑師來(lái)實(shí)現(xiàn)體育場(chǎng)最優(yōu)設(shè)計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)。
據(jù)卡塔爾大學(xué)工程學(xué)院的 Saud Abdul Aziz Abdu Ghan教授解釋說(shuō)：“我們分別打印體育場(chǎng)的各個(gè)部件，再組裝在一起，隨后把3D打印的體育場(chǎng)模型放進(jìn)風(fēng)洞進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)測(cè)試?！?這個(gè)創(chuàng)新系統(tǒng)毫無(wú)疑問(wèn)是令人印象深刻的，因?yàn)樗o科學(xué)家們提供了精確的信息，比如某一層座位的溫度；以及在給定天氣條件下，為了維持體育館的溫度有多少觀眾是合適的等等。
Saud教授補(bǔ)充道：“為了降溫，我們希望讓最少量的外部熱空氣進(jìn)入，并期望里面的空氣呆在那里，我們可以改變風(fēng)的方向并模擬體育場(chǎng)中不同的風(fēng)向?！睋Q句話說(shuō)，通過(guò)測(cè)試建筑的空氣動(dòng)力學(xué)，工程師將能更好地優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)。該技術(shù)可以用于幫助將建筑屋頂結(jié)構(gòu)上的鋼材數(shù)量降至最少，從而降低成本和減少對(duì)環(huán)境的影響。另外，卡塔爾大學(xué)的科學(xué)家們要測(cè)試場(chǎng)館里的風(fēng)和雨，因便于盡量保持觀眾不被淋濕。”
——摘自網(wǎng)絡(luò)
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實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)論你在腦海里設(shè)想的如何精致，在你的設(shè)想里如何完美，只有真真正正的把它實(shí)踐出來(lái)，才能檢驗(yàn)?zāi)愕恼胬?。是的，我們?dāng)然沒(méi)有辦法建起一棟樓后，再去檢驗(yàn)它的適用性，如果不適合，再拆掉重建，這根本就是不可能的事情。3D打印技術(shù)相對(duì)完美的解決了這個(gè)問(wèn)題，我們可以3D打印出來(lái)你設(shè)想的建筑模型，通過(guò)風(fēng)洞、日照、雨水等測(cè)試，去達(dá)到最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，可以大量減少無(wú)謂的材料浪費(fèi)和試錯(cuò)。借用我們老朋友——諾基亞的廣告詞一用：科技以人為本！只有以客戶的需求為準(zhǔn)，才能創(chuàng)造客戶滿意的作品。
成本的控制
前面，我們提到了節(jié)約成本的問(wèn)題，我們?cè)偕钊肓囊幌隆槭裁凑f(shuō)3D打印技術(shù)應(yīng)用到建筑業(yè)里面會(huì)有效的控制成本。我們可以分兩個(gè)方面來(lái)看：
1.設(shè)計(jì)成本。一般的用戶是沒(méi)辦法一眼就看懂設(shè)計(jì)師的CAD圖紙的，自然也沒(méi)辦法憑空在腦海中自動(dòng)呈現(xiàn)一個(gè)立體模型。哪怕是運(yùn)用BIM技術(shù)建模，在設(shè)計(jì)師眼里是嚴(yán)謹(jǐn)有序的水暖電信息模型，在用戶眼里可能還是一團(tuán)麻絲，客戶需要更直接的展示方式。如果我們一開(kāi)始就可以把設(shè)計(jì)通過(guò)3D打印技術(shù)把建筑模型展示出來(lái)，可以有效的避免客戶因?yàn)閭€(gè)人喜好或者實(shí)際使用要求而產(chǎn)生的非必要性后期修改。甚至，如果有適合的、易上手的3D建模工具，客戶自身就可以通過(guò)3D建模軟件，設(shè)計(jì)出他心目中的建筑模型，或許在建筑結(jié)構(gòu)的合理性上不一定專業(yè)，但可以通過(guò)該3D打印模型，設(shè)計(jì)師就能快速的與客戶進(jìn)行交互，把握住客戶的需求，繞開(kāi)無(wú)謂的交流環(huán)節(jié)，從而達(dá)到減少設(shè)計(jì)成本的目的。
2.建造成本（我們稍微從小角度談?wù)?D打印的建筑）。去年，我去參觀了廣州中山紀(jì)念堂，當(dāng)然，本人不是建筑專業(yè)出身，不能非常透徹的看懂紀(jì)念堂的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。在一個(gè)介紹紀(jì)念堂的設(shè)計(jì)展示臺(tái)，我注意到了一個(gè)細(xì)節(jié)，就是紀(jì)念堂在建造的時(shí)候大量使用了預(yù)制構(gòu)件，從而在很多藝術(shù)的表現(xiàn)上體現(xiàn)出了統(tǒng)一的建筑風(fēng)格。那么，3D打印技術(shù)是否可以運(yùn)用在預(yù)制構(gòu)件上呢？它是否可以使得設(shè)計(jì)師和建造者能夠不受限制的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)制構(gòu)件，并可以靈活運(yùn)用到建筑的構(gòu)造上，從而讓成本和藝術(shù)上將達(dá)到一個(gè)新的統(tǒng)一呢？相較于傳統(tǒng)的建筑方法，3D打印建筑幾乎沒(méi)有原料浪費(fèi)，工業(yè)垃圾少，從而降低工程總造價(jià)。
3D打印裝飾結(jié)構(gòu)一體化墻體——圖源來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
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更新時(shí)間：2016-09-06
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