神奇的3D打印技術(shù)（2013－09－03）
在電影《十二生肖》中，成龍用掃描手套對(duì)獸首珍寶全方位掃描，同一時(shí)間，一部神秘的機(jī)器就將獸首的樣子一模一樣打印出來，這部神秘的機(jī)器就是“3D打印機(jī)”。將3D打印技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，可以使建筑模型更加直觀，提高設(shè)計(jì)階段的效率。
北京機(jī)械工程學(xué)會(huì)材料分會(huì)秘書長(zhǎng)呂德龍對(duì)記者表示，3D打印技術(shù)是一系列快速原型成型技術(shù)的統(tǒng)稱，其基本原理都是疊層制造，由快速原型機(jī)在X Y平面內(nèi)通過掃描形式形成工件的截面形狀，而沿Z坐標(biāo)軸間斷地作層面厚度的位移，最終形成三維制件。目前市場(chǎng)上的快速成型技術(shù)分為3DP技術(shù)、FDM熔融層積成型技術(shù)、SLA立體平版印刷技術(shù)、SLS選區(qū)激光燒結(jié)、DLP激光成型技術(shù)和UV紫外線成型技術(shù)等。
為建筑制造精細(xì)模型
如果不是建筑學(xué)專業(yè)的人，恐怕沒有幾個(gè)人能夠在看建筑圖紙的時(shí)候就在頭腦中構(gòu)想出建筑物的3D形狀。而通過人手工制作建筑模型則往往成本很高。應(yīng)用3D打印技術(shù)，則可以很容易、很快就能在短時(shí)間內(nèi)打印出一個(gè)建筑模型。即便有修改意見，同樣可以短時(shí)間內(nèi)就完成一個(gè)新的模型，提高設(shè)計(jì)階段的效率。
在建筑領(lǐng)域，3D打印機(jī)能夠?yàn)榍娈愋谓ㄖ闹匾軜?gòu)件快速制作精確模型，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)建筑模型制作無法達(dá)到的工藝水平。由于成型的便利，利用該技術(shù)可以更好地驗(yàn)證和改進(jìn)設(shè)計(jì)參數(shù)和思路，提高設(shè)計(jì)水平和效率。比如，設(shè)計(jì)一個(gè)新的方案，設(shè)計(jì)人員可以同時(shí)拿出10種方案，并通過3D打印快速驗(yàn)證其合理性；還可以通過縮小比例的方式快速制作模型，這將極大地激發(fā)設(shè)計(jì)人員的積極性，降低產(chǎn)品研發(fā)成本。3D打印將模型作為建筑師矯正設(shè)計(jì)的手段這一初衷得以實(shí)現(xiàn)，這種操作方式比用軟件畫圖、按照?qǐng)D紙仿形雕刻更精確、更快捷。3D打印技術(shù)的作用不只是用于矯正設(shè)計(jì)、表現(xiàn)設(shè)計(jì)，它可能會(huì)滲透到建筑師設(shè)計(jì)過程中的任何階段，甚至包括市場(chǎng)開發(fā)和物業(yè)運(yùn)營(yíng)階段。
為工程設(shè)計(jì)帶來直觀感受
上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院有一個(gè)長(zhǎng)寬高分別約70厘米、40厘米和30厘米的陳翔路地下工程3D打印模型。這個(gè)項(xiàng)目是國內(nèi)第一個(gè)運(yùn)用3D打印技術(shù)的市政工程項(xiàng)目，而基于BIM系統(tǒng)。據(jù)介紹，該項(xiàng)目將3D打印技術(shù)與BIM系統(tǒng)相結(jié)合，通過采集海量的工程數(shù)據(jù)，將整個(gè)建筑在設(shè)計(jì)階段用3D的模型呈現(xiàn)出來，給項(xiàng)目決策者、建造施工者一個(gè)直觀的感受。
隨著市政工程規(guī)模、難度的加大，新的科技將為其提供支撐。陳翔路地下工程排水管道、井等相當(dāng)復(fù)雜，無論是圖紙階段還是施工階段都極易碰到意外變化，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法往往需要將圖紙一改再改，浪費(fèi)時(shí)間和精力，而引入BIM和3D打印技術(shù)則準(zhǔn)確率和效率大大提高。
產(chǎn)業(yè)處于剛剛起步階段
人們憂慮的是，當(dāng)前用于3D打印的材料比較有限，高精度3D打印機(jī)的價(jià)格會(huì)比較高，并且3D打印的前期設(shè)計(jì)和后期處理需要較高的專業(yè)技術(shù)。呂德龍說，日前用于一般小型生活用品打印的3D打印機(jī)只需兩三萬元，可以預(yù)計(jì)3D打印將加速進(jìn)入大眾視野。高精度快速3D打印機(jī)價(jià)格也只有幾十萬元。除了價(jià)格開始有所降低，3D打印的材料品種目前也在逐步增多。加工難度極高的鈦合金材料已經(jīng)成功應(yīng)用于3D打印領(lǐng)域
現(xiàn)代科技的發(fā)展往往超過人們的想象。北京奧運(yùn)會(huì)主場(chǎng)館“鳥巢”的許多特種鋼結(jié)構(gòu)就是通過3D打印技術(shù)加工而成的。不久前，不銹鋼材料也成功應(yīng)用于3D打印領(lǐng)域。鋼材作為3D打印材料也不乏成功的應(yīng)用案例.
針對(duì)不少人對(duì)3D技術(shù)缺乏了解，認(rèn)為應(yīng)用還十分遙遠(yuǎn)的問題，呂德龍認(rèn)為，利用目前的3D打印技術(shù)可以更快更容易地制成模型；雖然有些配套件不能直接通過3D打印機(jī)制造，但可以利用這一技術(shù)先制作模具，再通過澆鑄的辦法制造。
雖然目前3D打印總體上仍停留在“高級(jí)玩具”階段，并沒有實(shí)現(xiàn)成熟的產(chǎn)業(yè)化，但是其巨大的影響力已經(jīng)引起了不少發(fā)達(dá)國家的高度重視。我國自2012年起，也加快了推進(jìn)3D打印產(chǎn)業(yè)化的步伐，目前相關(guān)的戰(zhàn)略規(guī)劃正在研究制定中。在國內(nèi)，多數(shù)專家相信，隨著三維CAD軟件與3D打印技術(shù)的對(duì)接越來越完善，3D打印不會(huì)只是噱頭，而是將助推建筑領(lǐng)域的發(fā)展。
呂德龍說，3D打印技術(shù)將帶來新的革命。目前這一技術(shù)還處于發(fā)展的初級(jí)階段，應(yīng)用范圍有限。我們要看到3D打印所帶來的巨大影響，加強(qiáng)跟蹤、研究和應(yīng)用，才能更好地利用這項(xiàng)技術(shù)，不斷前行。
蘇國亮又說，政府在使用BIM技術(shù)起步較慢，各部門中只有房屋署2006年起已使用該技術(shù)，但認(rèn)為只要政府意識(shí)到技術(shù)帶來的效益，自然會(huì)加快使用腳步，據(jù)知發(fā)展局將有十多項(xiàng)工程及路政署有工程會(huì)使用該技術(shù)。
除BIM技術(shù)外，金門建筑亦在施工過程中運(yùn)用3D打印技術(shù)，透過3D打印可將復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)製成立體建筑模型。蘇國亮表示，施工中的機(jī)場(chǎng)中轉(zhuǎn)客運(yùn)廊鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合BIM及3D打印技術(shù)，透過立體模型可令前線員工清楚了解工程中復(fù)雜的連接細(xì)節(jié)，提升工作效率。