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【导师分享】何浪浪:3D打印技术在建筑专业上怎么玩

现在的3D打印技术现在有多火,我想我们这里就不用讨论了,一个i3DOne(www.i3done.com)社区就有6000余所注册的学校,超过60万人次的使用频率,火热程度一目了然。上到高校,再到职业院校,下到普通中小学,开设3D打印专业的院校已经不少了。我之前的两篇文章也已经聊过,3D打印技术的专业建设的讨论我们这里就不深究,但有个小方向,今天与大家交流一下,就是3D打印技术在建筑专业上怎么玩。现在的3D打印专业大部分都是放在了机械制造系、机电系或工业设计系的居多,3D打印当然是有可能改变机械制造行业的一个可能性,但决非唯一性。


我们今天聊的也不是怎么用建筑3D打印机唰唰唰,马上打印一座房子这种事情,我们今天聊3D打印技术如何在专业人士及普通用户上的使用。如计算机并不仅仅是在计算机系里面才能应用,而是广泛的在每个科系和专业上,与我们每个人的生活息息相关,那么,是否有一天,3D打印技术在建筑设计、建筑保护、城市规划等领域又会得到广泛的应用呢?

 

建筑模型的构建


就读建筑专业的同学和老师应该毫不陌生,在平时的学习和毕业设计的时候,必然会有制作建筑模型这么一个套路,意思就是,是驴是马,你总得拉出来遛遛,对不对?在以往的搭建建筑模型里面,我们看到很多的同学是使用五花八门的材料,纸皮、铝材、石膏等等,很难达到统一的美观和品质,就是说你最终模型未必能体现你的设计理念,或者说是有偏差的。


有一次,到某高校拜访,恰逢毕业季,要求的毕业作品是桥梁结构设计,院长在介绍学生毕业设计作品时给我打趣来了一句:“这个模型可不可靠,关键不是设计合不合理,而是学生的手工有多强!”何出此言?因为为了节约制造成本,学生们在桥墩的制造时候,统一使用的材料是纸,你的桥梁强度够不够,除了跟你的设计合理与否外,还很重要的是你的桥墩承重力怎么样。那么,你的手工好,卷纸卷得够紧密,够结实,你的承载力就比其他同学的强,设计合理性反而不容易体现出来,这就有违初衷了!


另外,一般的学生哪怕再心灵手巧,也难以把建筑细节给表现出来,一个大型的楼盘,每个窗户,每个阳台,每个大门,没有开发商卖房子般的热情和时间,并且没有一点的经济实力,是难以完成的。如果学校提供3D打印软件和设备,每个学生的设计理念和细节都可以通过3D打印把它真实的展示在人们的面前。同样的材料,在考虑材料本身硬度的情况下,可以真正考核建筑的结构力学等问题。


我们看Stockholmsarenan球场,它在设计初使用3D打印技术创建了这个令人震惊的,具有高度细节的3D建筑模型,在实物模型中完美表现7400个高细节度的座位,征服了投资者的心。把3D技术放到建筑模型的构建上,是非常实际且必要的应用!                                         


图源来自网络

 

建筑适用性研究


刚才,我们提到了建筑模型,建筑模型不仅仅是为了给客户观看或者老师评比作用,它可以有更实在的应用。里约奥运会已经结束了,能顺利结束简直就是一个奇迹,无论美好还是失望,都已经过去了,喜欢足球的朋友可以期待更远的2022的卡塔尔世界杯了。在卡塔尔,我们不用担心球场会在临比赛前一天才建设完成,也不用担心球员会在40°的高温下踢球而把比赛搞得了无生趣。世界杯球场的球场正在如火如荼的建设当中,而且,新的球场建设将完美考虑天气、遮阳、风速、暴雨等等一切可能会影响一场精彩赛事的因素。为什么?让我们看看以下的采访摘要:


除了改变比赛日程之外,来自卡塔尔大学工程学院的科学家团队一直在借助3D打印的体育场模型对空调进行测试,以优化他们的设计。这群科学家总共3D打印了6个3D打印的1: 3000比例的体育场模型来测试它们的热反应,并通过一个特制的风洞来实验其空气动力学特性。科学家们会用激光束来准确地捕获空气是如何从设计的建筑中流过。来自激光束的数据随后会通过分析软件进行处理,变成可以帮助科学家和建筑师来实现体育场最优设计的测量数据。


据卡塔尔大学工程学院的 Saud Abdul Aziz Abdu Ghan教授解释说:“我们分别打印体育场的各个部件,再组装在一起,随后把3D打印的体育场模型放进风洞进行空气动力学测试。” 这个创新系统毫无疑问是令人印象深刻的,因为它给科学家们提供了精确的信息,比如某一层座位的温度;以及在给定天气条件下,为了维持体育馆的温度有多少观众是合适的等等。


Saud教授补充道:“为了降温,我们希望让最少量的外部热空气进入,并期望里面的空气呆在那里,我们可以改变风的方向并模拟体育场中不同的风向。”换句话说,通过测试建筑的空气动力学,工程师将能更好地优化建筑设计。该技术可以用于帮助将建筑屋顶结构上的钢材数量降至最少,从而降低成本和减少对环境的影响。另外,卡塔尔大学的科学家们要测试场馆里的风和雨,因便于尽量保持观众不被淋湿。


——摘自网络


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图源来自网络


实践是检验真理的唯一标准。无论你在脑海里设想的如何精致,在你的设想里如何完美,只有真真正正的把它实践出来,才能检验你的真理。是的,我们当然没有办法建起一栋楼后,再去检验它的适用性,如果不适合,再拆掉重建,这根本就是不可能的事情。3D打印技术相对完美的解决了这个问题,我们可以3D打印出来你设想的建筑模型,通过风洞、日照、雨水等测试,去达到最优化的设计方案,可以大量减少无谓的材料浪费和试错。借用我们老朋友——诺基亚的广告词一用:科技以人为本!只有以客户的需求为准,才能创造客户满意的作品。

 

成本的控制


前面,我们提到了节约成本的问题,我们再深入聊一下。为什么说3D打印技术应用到建筑业里面会有效的控制成本。我们可以分两个方面来看:


1.设计成本。一般的用户是没办法一眼就看懂设计师的CAD图纸的,自然也没办法凭空在脑海中自动呈现一个立体模型。哪怕是运用BIM技术建模,在设计师眼里是严谨有序的水暖电信息模型,在用户眼里可能还是一团麻丝,客户需要更直接的展示方式。如果我们一开始就可以把设计通过3D打印技术把建筑模型展示出来,可以有效的避免客户因为个人喜好或者实际使用要求而产生的非必要性后期修改。甚至,如果有适合的、易上手的3D建模工具,客户自身就可以通过3D建模软件,设计出他心目中的建筑模型,或许在建筑结构的合理性上不一定专业,但可以通过该3D打印模型,设计师就能快速的与客户进行交互,把握住客户的需求,绕开无谓的交流环节,从而达到减少设计成本的目的。


2.建造成本(我们稍微从小角度谈谈3D打印的建筑)。去年,我去参观了广州中山纪念堂,当然,本人不是建筑专业出身,不能非常透彻的看懂纪念堂的设计细节。在一个介绍纪念堂的设计展示台,我注意到了一个细节,就是纪念堂在建造的时候大量使用了预制构件,从而在很多艺术的表现上体现出了统一的建筑风格。那么,3D打印技术是否可以运用在预制构件上呢?它是否可以使得设计师和建造者能够不受限制的生产标准或非标准的预制构件,并可以灵活运用到建筑的构造上,从而让成本和艺术上将达到一个新的统一呢?相较于传统的建筑方法,3D打印建筑几乎没有原料浪费,工业垃圾少,从而降低工程总造价。


3D打印装饰结构一体化墙体——图源来自网络


12>共2条

作者简介

中望公司职业教育研究者,多次参与广东地区各职业技能大赛评委及课改指导工作,对职业教育有深入的研究并在持续学习中!
文章介绍
  • 本文由何浪浪老师供稿,生动地描述了3D打印技术在建筑上的运用。
  • 浏览次数:
  • 更新时间:2016-09-06
标签
3D打印建筑
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