【解析】3D打印技术在建筑模型制作中的应用研究
时间：2018-04-16 14:19 来源：南极熊 作者：中国3D打印网 阅读：次
随着科技水平的不断发展和进步，一种新型的计算机图形分析和数据化控制制造技术——3D打印技术应运而生，它是近年来发展起来的一种新兴技术，已在机械、制造、医疗等行业有所发展，而在建筑行业的应用更是有着广泛的作用，为建筑师设计和建造动态、复杂的形式提供了强大的技术手段，对建筑 业设计产生颠覆性影响。本文结合3D打印技术的国内外研究现状及发展趋势、在建筑设计模型应用中的优劣势，以及如何应用等问题展开研究讨论，以其促进3D打印技术在建筑设计模型方面的真正实践和运用。
3D打印即快速形成技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础的，可以运用多种材料，例如粉末状金属或者塑料或者水泥等可粘合材料，利用通层打印方法来构造物体的技术。
1986年，美国加州的工程师查克•赫尔研制出第一台3D打印机，3D打印带来许多行业的革命性改变，并影响到建筑业。在以前生产的部件，其精度取决于生产设备是否先进、以及现在生产工艺能够实现。3D打印机将改变这一观点，使企业不在依赖生产设备、工艺的水平，任何精度的零件、形状都可以通过3D打印机来实现。
一、3D打印技术的简介和应用
从30年前研究3D打印技术以来，科技水平的不断提高，边缘技术的完善，时代变迁和发展，这项技术也越来越受到关注，那么究竟什么是3D打印技术呢？3D打印技术是将CAD、CAM、CNC、精密伺服驱动、光电子和新材料等先进技术集于一体，依据由CAD、PRO/E等软件构造的产品三维模型对其进行分层切片，得到各层截面的轮廓。按照这些轮廓，激光束选择性地喷射，固化一层层液态树脂（或金属粉末）或喷射源选择性地喷涂一层层的粘结剂或热熔材料等，形成各面，逐步叠加成三维实体，它将一个复杂的三维加工简化成一系列二维加工的组合。它也被称为增材制造技术。是美国第三次工业技术革命的产物，是一种制造技术。传统的制造技术需要将制造材料放在固定的容器中进行浇筑，然后生产产品。而3D打印则是以数字模型文件为基础运用塑料、金属等粉末状的可粘合材料，经过逐层打印构造而成。
一般分为三步来进行：其一是要有设计好的模型，在计算机相应的位置输入设计数据。其二是运用计算机对设计的3D数据模型进行扫描和识别，在指令的操作之下，形成许多个单层图像。最后一步是根据第二步中出现的多个单层图像，按照指令将每一层的材料叠加上去，形成立体和现实的物品。运用3D打印技术进行建筑模型设计时不仅可以减少制造的时间，同时也能降低成本，无论其需要涉及的构造是否复杂，3D打印的设计都可以较快的设计出来。由此可见，3D打印技术具有很大的发展潜力。
3D打印技术的应用范围非常广泛。建筑设计、产品设计、机械制造、模具制造等都有普遍的应用，并且取得了较好的效果。随着3D打印技术的不断发展，它将在更多方面发挥着重要的作用。3D打印技术现在比较重要的应用领域是产品设计和建筑设计，产品设计方面，3D打印技术提供了一种新的产品开发模式。在建筑设计领域的应用，3D打印技术主要是运用在大型建筑的主体设计层面，通过这项技术帮助设计出建筑师最初的想法，完美的还原建筑。通过3D打印技术设计的建筑模型不仅逼真，而且有利于成本的降低，节省人力和物力。
二、3D打印在建筑设计模型应用中的优劣势
1、打印复杂结构的模型
在3D打印技术可以打印食品、玩具、汽车的今天，它还在创造无限的可能。 首先3D打印技术可以加工传统方法难以制造的零件。过去传统的制造方法就是一个毛坯，把不需要的地方切除掉，或者采用模具，把金属和塑料融化灌进去得到这样的零件，这样对复杂的零部件来说加工起来非常困难。而3D打印技术可以打印非常复杂的零件。
2、3D打印建筑节约时间
时间就是金钱，效率就是生命，科技的进步正是提高效率的有效方法，3D打印技术进行建筑设计模型的应用时，可以直接将建筑模型进行多种层面的操作，元素自动生成，无需在进行浪费时间的复制工作，这样可以使设计团队的成员直接进行意念上的合作与对接。建筑的精髓在于设计，那么施工如果能做到完美。一栋几十层高的楼，普通施工，大概需要半年至一年才能施工完毕。而当前3D打印机可在24小时内打印10栋200平方米的建筑。
3、3D打印建筑材料强度高
3D打印建筑的墙体与传统建筑的墙体具有很大的不同，3D打印的喷口按照螺纹结构依次打印，最后呈“Z” 字形排列，一层一层的叠加，形成墙体，因此墙体结构是中空的。3D打印出的建筑材料强度高、质量轻，比起传统建筑材料要有很大的优势，因其中空的“Z” 字形结构，产生一种三角形的稳定支撑，从而抗震效果也会更好。
4、3D打印建筑更加环保，绿色
相比于传统制造业的浪费资源，破坏环境，新兴的3D打印技术可以完全避免这些问题，因为这种技术是直接按照电脑的设计进行打印操作的，3D打印的材料来自于建筑垃圾、工业垃圾等，废物利用，通过一些技术手段进行加工分离，产生了类似与普通打印机的“油墨”,过程中因为没有沙子、石子、水泥等材料的运输，从而不会产生扬尘，污染环境。并且不需要切割，一次成型。
(责任编辑：admin)
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