IBM取得“虛擬現(xiàn)實+3D打印”建筑設(shè)計新專利

2025年7月2日，南極熊獲悉，IBM宣稱已獲得美國專利商標(biāo)局一項名為“建造虛擬現(xiàn)實設(shè)計的建筑”的專利，它是一種輔助在虛擬現(xiàn)實中設(shè)計3D打印建筑的新方法，專利編號US12340150B2。

IBM新專利最初于2021年6月提交，并于2022年12月發(fā)布，現(xiàn)已具備法律效力，標(biāo)志著IBM在智能建筑設(shè)計與3D打印領(lǐng)域的又一重要突破。

該專利提出了一種創(chuàng)新流程，利用VR技術(shù)在建筑施工前對設(shè)計進行動態(tài)模擬。通過集成模擬引擎模塊，系統(tǒng)可真實還原建筑在實際環(huán)境中的噪音、氣流、照明和溫度等關(guān)鍵因素，讓設(shè)計團隊和終端用戶在虛擬空間中提前體驗建筑的功能與舒適性。建筑師可根據(jù)用戶反饋，提出如更換降噪材料或調(diào)整窗戶位置等設(shè)計修改請求，系統(tǒng)將自動生成并整合相應(yīng)調(diào)整，形成更新后的藍圖。最終，優(yōu)化后的設(shè)計方案可無縫對接3D打印設(shè)備，實現(xiàn)高效精準(zhǔn)的建筑施工。

△IBM VR建筑設(shè)計系統(tǒng)圖

專利文件指出，這種方法極大提升了建筑設(shè)計的用戶參與度和功能優(yōu)化能力，有效降低了后期施工變更帶來的成本風(fēng)險。尤其對于3D打印建筑結(jié)構(gòu)而言，成型后難以修改。

專利的共同發(fā)明人包括IBM工程師Subha Kiran Patnaikuni和應(yīng)用架構(gòu)師Sarbajit K. Rakshit。Rakshit擁有近二十年行業(yè)經(jīng)驗，曾獲4D打印藥物輸送及全息圖3D打印等多項專利。Patnaikuni則專注于VR、AI、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、機器人及傳感器技術(shù)，早期曾參與數(shù)字孿生疏散系統(tǒng)及基于ML與IoT的機器人防護屏障等創(chuàng)新項目。

△IBM在VR環(huán)境中設(shè)計建筑的方法流程圖

IBM獲得VR設(shè)計的3D打印建筑新專利  

“建造虛擬現(xiàn)實設(shè)計的建筑”與傳統(tǒng)建筑方法相比，3D建筑打印技術(shù)能夠降低成本、減少建筑廢料、縮短施工周期，并提升設(shè)計的自由度。

專利強調(diào)，無論是采用3D打印還是傳統(tǒng)方法，建筑物的位置和環(huán)境因素對于長期的用戶滿意度至關(guān)重要。忽視這些因素可能導(dǎo)致建筑完工后需要昂貴且不切實際的改造。IBM的方法通過確保建筑在施工前滿足所有必要標(biāo)準(zhǔn)和用戶期望，旨在降低這些風(fēng)險。

IBM的流程從上傳建筑的2D或3D數(shù)字藍圖至計算機程序開始。藍圖中通常包含墻體位置、窗戶尺寸、房間布局、通道、拱門以及建筑材料等設(shè)計特征。接下來，IBM系統(tǒng)會收集擬建建筑工地的具體環(huán)境數(shù)據(jù)，包括但不限于氣象衛(wèi)星、傳感器、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)所提供的信息。這些數(shù)據(jù)涉及噪音水平、天氣狀況、氣流、陽光模式和潛在視覺障礙，為程序提供了詳細的環(huán)境洞察。系統(tǒng)還能夠模擬用戶指定的天氣條件。

這些數(shù)據(jù)用于創(chuàng)建建筑物的3D數(shù)字重建，并將融入精確的虛擬模型中。設(shè)計師可以使用VR設(shè)備，深入建筑內(nèi)部，觀察環(huán)境因素如何影響室內(nèi)環(huán)境。若發(fā)現(xiàn)照明不足或附近火車軌道噪音過大等問題，設(shè)計師可以立即請求修改設(shè)計，如增加隔熱窗或加厚墻體。系統(tǒng)會自動應(yīng)用這些修改，允許建筑師快速評估影響，并提供實時反饋。根據(jù)用戶定義的參數(shù)，系統(tǒng)還能自動提供設(shè)計建議。設(shè)計完成后，可導(dǎo)出并直接發(fā)送至3D打印機進行施工

總的來說，這種新技術(shù)不僅適用于住宅建筑（如公寓、別墅），更覆蓋用戶希望在特定地理位置建造的各類結(jié)構(gòu)。考慮到IBM在數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施和人工智能領(lǐng)域的深厚積累，VR-3D打印工藝在數(shù)據(jù)中心等高復(fù)雜度設(shè)施的設(shè)計中展現(xiàn)出巨大潛力。數(shù)據(jù)中心對溫控等環(huán)境因素有極高要求，而該系統(tǒng)可在設(shè)計早期模擬并優(yōu)化相關(guān)參數(shù)，為云服務(wù)、AI模型訓(xùn)練及邊緣計算等關(guān)鍵應(yīng)用提供有力支持。