【論文】3D打印技術(shù)在規(guī)劃建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用初探

本文是中國(guó)建筑設(shè)計(jì)院王帥規(guī)劃師和中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所沈震研究員聯(lián)合發(fā)表的文章,。南極熊小編整理,，供大家閱讀,。
文章主要介紹了在城鄉(xiāng)規(guī)劃與建筑相關(guān)行業(yè)同樣面臨產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和深度變革之時(shí),，3D打印技術(shù)能否從某些角度為規(guī)劃建筑行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)啟示,，或者在某些方面推動(dòng)其轉(zhuǎn)型發(fā)展,，值得去探索與嘗試,。作為兩種技術(shù)領(lǐng)域的交叉結(jié)合，將著重從3D打印技術(shù)的發(fā)展,、行業(yè)變革需求,、規(guī)劃建筑領(lǐng)域的應(yīng)用、模型制作流程,、前景與挑戰(zhàn)等幾個(gè)方面展開論述,，并提出未來(lái)發(fā)展的路徑與措施建議。

3D打印規(guī)劃建筑領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用

應(yīng)用特征

一,、行業(yè)變革需求

全球經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型發(fā)展和我國(guó)改革開放的持續(xù)深入使我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)出了“新常態(tài)”的局面,，這種新常態(tài)既延續(xù)了以往的精髓和主脈，又推陳出新,，適應(yīng)了新時(shí)代的發(fā)展和需求,，即傳承與變革。在這種大的背景之下,，城鄉(xiāng)發(fā)展方式以及城鄉(xiāng)規(guī)劃也顯露出了新的特征，并不斷地以創(chuàng)新的姿態(tài)迎接新的挑戰(zhàn),。轉(zhuǎn)型發(fā)展迫在眉睫,，無(wú)論是區(qū)域還是節(jié)點(diǎn)、城市還是鄉(xiāng)村,、編制還是管理,、設(shè)計(jì)還是建設(shè)都在進(jìn)行著諸多新的探索與嘗試，歸納起來(lái)主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：

（1）區(qū)域戰(zhàn)略的升級(jí)
改革開放的深入加快了我國(guó)走出去的步伐,，也促進(jìn)了我國(guó)全球戰(zhàn)略的形成與完善,。作為其根本的區(qū)域戰(zhàn)略更突顯其重要地位，并迅速升級(jí)為國(guó)家戰(zhàn)略,。而跨區(qū)域發(fā)展與區(qū)域協(xié)調(diào)則成為其重要的內(nèi)容之一,，如：“一帶一路”戰(zhàn)略、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶戰(zhàn)略等,。

（2）城鄉(xiāng)關(guān)系的轉(zhuǎn)變
新型城鎮(zhèn)化的推進(jìn)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展改變了原有的城鄉(xiāng)關(guān)系,，使城市與鄉(xiāng)村不再是兩個(gè)孤立的個(gè)體，城鄉(xiāng)統(tǒng)籌戰(zhàn)略已成為大勢(shì)所趨,。隨著戶籍改革與土地改革的深入,，城進(jìn)鄉(xiāng)退的局面在逐步地消失，和諧,、可持續(xù)的城鄉(xiāng)關(guān)系正在慢慢形成,。同時(shí),，傳統(tǒng)村落的保護(hù)與發(fā)展已上升至國(guó)家層面，受到各界的廣泛關(guān)注,，也將成為規(guī)劃建筑領(lǐng)域的一項(xiàng)重要議題和研究?jī)?nèi)容,。

（3）編制技術(shù)的發(fā)展
科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，城鄉(xiāng)規(guī)劃與建筑的編制作為一項(xiàng)綜合性的技術(shù)是在充分利用,、結(jié)合其他相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上逐步完善的,。每一次新技術(shù)的革新和運(yùn)用都會(huì)使其換發(fā)新的活力，如：ARCGIS在規(guī)劃中的應(yīng)用,，AEC系統(tǒng)或BIM系統(tǒng)在建筑中的運(yùn)用,。隨著工業(yè)4.0、新工業(yè)革命,、“智本主義”和大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái),，城鄉(xiāng)規(guī)劃與建筑的編制技術(shù)也面臨著新的發(fā)展與創(chuàng)新。在面臨增量規(guī)劃向存量規(guī)劃轉(zhuǎn)變,、探索新的鄉(xiāng)村建設(shè)方法和多規(guī)合一等諸多問題與挑戰(zhàn)之時(shí),，3D打印技術(shù)作為一項(xiàng)輔助的工具與技術(shù)無(wú)疑可以在詳細(xì)規(guī)劃編制、城市設(shè)計(jì),、建筑設(shè)計(jì)與施工管理等方面提供極大的幫助,。它可以簡(jiǎn)便、快捷地使二維方案實(shí)現(xiàn)真正的三維可視化,，并使設(shè)計(jì)師完整,、科學(xué)地形成創(chuàng)意構(gòu)思。

（4）管理體制的創(chuàng)新
城鄉(xiāng)規(guī)劃管理體制的變革與創(chuàng)新一直是近些年行業(yè)內(nèi)討論的重要話題,，涉及規(guī)劃編制方法,、審批、建設(shè)管理,、監(jiān)督機(jī)制等諸多方面,，許多專家、學(xué)者也提出了較為合理的措施和建議,，但實(shí)際操作中收效甚微,，這與我國(guó)的法制體系和行政體制由較大關(guān)系。目前,，我國(guó)的規(guī)劃管理體系只接受二維圖件的審批（效果圖和數(shù)據(jù)化模型雖然看起來(lái)是三維,，但實(shí)質(zhì)上仍然是二維空間），也僅利用二維圖件和條文指標(biāo)進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)管理,，在面對(duì)經(jīng)驗(yàn)不足的管理者和缺乏相關(guān)知識(shí)的公眾時(shí),，顯露出了較大的弊端，由于缺乏全面,、形象的感知,，也容易造成對(duì)方案的誤判,。因此，可否借鑒建筑信息模型BIM系統(tǒng)（或AEC系統(tǒng)）進(jìn)行三維可視化的實(shí)時(shí)管理,，連接3D打印系統(tǒng)進(jìn)行模型輸出,，并在報(bào)規(guī)、報(bào)建時(shí)提供三維信息,，便于進(jìn)行全面,、實(shí)時(shí)、直觀的規(guī)劃與建設(shè)管理,。

二,、技術(shù)結(jié)合層面

（1）規(guī)劃領(lǐng)域
3D打印技術(shù)可在控制性詳細(xì)規(guī)劃、修建性詳細(xì)規(guī)劃,、城市設(shè)計(jì),、規(guī)劃管理四個(gè)層面進(jìn)行廣泛的應(yīng)用。主要體現(xiàn)在復(fù)雜地形的建立,、設(shè)計(jì)師方案構(gòu)思與團(tuán)隊(duì)討論,、設(shè)計(jì)師與甲方的溝通、展示沙盤,、三維可視化的規(guī)劃管理等方面,。

（2）建筑領(lǐng)域
3D打印技術(shù)可在設(shè)計(jì)師方案構(gòu)思與團(tuán)隊(duì)討論、設(shè)計(jì)師與甲方的溝通,、建筑信息模型BIM系統(tǒng),、建筑建造以及傳統(tǒng)建筑的維護(hù)與修繕等諸多方面進(jìn)行廣泛應(yīng)用。目前,，除了方案設(shè)計(jì)與溝通以外，在實(shí)體建筑建造方面,，3D打印也已完成了初步的試驗(yàn)和探索,，在完善了相關(guān)法律法規(guī)之后，有望實(shí)現(xiàn)規(guī)�,；�生產(chǎn),。針對(duì)災(zāi)后應(yīng)急安置房的建設(shè)，也可以使用特殊的3D打印機(jī)進(jìn)行整體建筑的打印,，實(shí)現(xiàn)快速,、低成本、安全的建設(shè),，滿足災(zāi)后安置點(diǎn)的需求,。在傳統(tǒng)建筑的維護(hù)與修繕方面，由于構(gòu)件復(fù)雜,，3D打印更能突顯其優(yōu)勢(shì),。
除此之外,，還可以應(yīng)用在規(guī)劃建筑項(xiàng)目招投標(biāo)、多方案對(duì)比以及城市模型與建筑模型紀(jì)念品等方面,。

實(shí)用建筑

一,、突出優(yōu)勢(shì)
在實(shí)用建筑建造方面，3D打印確實(shí)有快速,、整體,、經(jīng)濟(jì)、便捷等優(yōu)點(diǎn),，尤其是在建筑裝飾上,，可以私人定制各種個(gè)性化的裝飾方案和物品擺件，不失為未來(lái)發(fā)展的一大趨勢(shì),。具體優(yōu)勢(shì)如下：
（1）結(jié)構(gòu)堅(jiān)固
由于可以實(shí)現(xiàn)整體打印,， 3D打印出來(lái)的建筑可以看做是一個(gè)“零件”，各部分是一個(gè)整體,，而不像傳統(tǒng)建筑是由眾多零部件構(gòu)成的,，因此，它的抗沖擊能力要比傳統(tǒng)建造的建筑要更強(qiáng),。
（2）方案靈活
由于3D打印可實(shí)現(xiàn)任意形狀的建筑制作,，這給設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意構(gòu)思留下了極大的發(fā)揮空間，設(shè)計(jì)方案也更加的靈活自由,，富于藝術(shù)感,，也可以設(shè)計(jì)出更加復(fù)雜的細(xì)節(jié)，如鏤空造型和異形建筑,。
（3）高效環(huán)保
此外,，在建造時(shí)間、成本控制,、環(huán)保性,、節(jié)能方面，3D打印建筑都比傳統(tǒng)的建筑具有一定的優(yōu)勢(shì),。它可以極大地節(jié)約資源,，因?yàn)?D打印建筑不產(chǎn)生任何揚(yáng)塵，也不產(chǎn)生建筑垃圾,。

二,，建筑主體

2013年1月，荷蘭建筑師JanjaapRuijssenaars與意大利發(fā)明家Enrico Dini（D-Shape 3D打印機(jī)發(fā)明人）合作,，計(jì)劃打印出一些包含砂子和無(wú)機(jī)粘合劑的6×9（米）的建筑框架,，然后用纖維強(qiáng)化混凝土進(jìn)行填充。最終的成品建筑會(huì)采用單流設(shè)計(jì)，由上下兩層構(gòu)成,。名為“Landscape House”,，又稱“莫比烏斯環(huán)”建筑。
2015 年1 月18 日,，在召開的以“3D打印新綠色建筑”為主題的全球發(fā)布會(huì)上,，盈創(chuàng)向世界宣布打印出了全球最高3D 打印建筑5+ 地下1層樓住宅和全球首個(gè)帶內(nèi)裝、外裝一體化3D 打印1100m2精裝別墅,，并在蘇州工業(yè)園正式亮相,。
至今，3D打印建筑共發(fā)展了三種工藝,，分別是輪廓工藝,、混凝土打印和D型工藝,。

三種打印工藝對(duì)比

                           輪廓工藝                     混凝土打印                              D型工藝
工藝                            擠壓成型                        擠壓成型                              3D打印
是否使用模板               否                                 否                                          否
使用材料            使用砂漿制作輪廓,，
                         膠凝材料作為填充                高性能打印混凝土        含有氧化鎂的粉末
                                                                                   
粘合劑             不需要                                      不需要                            氯化鎂水溶液
噴嘴直徑              15mm                                9mm-20mm                       0.15mm
噴嘴數(shù)量             1                                                1                                        6300
單層厚度                13mm                            6mm-25mm                       4mm-6mm
抗壓強(qiáng)度                未知                           100MPa-110MPa                       235MPa-242MPa
抗折強(qiáng)度                  未知                   12MPa-13MPa                            14MPa-19MPa

目前，3D打印建筑物有以下三種技術(shù)路線,；
（1）整體打印
這種打印方式的特點(diǎn)就是一次成型,，整個(gè)建筑相當(dāng)于一個(gè)零部件，從頭至尾一氣哼成,，打印出的建筑也加耐沖擊,、牢固，但這也要求3D打印機(jī)的體積要比建筑的大一圈,，這也限制了打印建筑的高度和規(guī)模,，因?yàn)轶w積越大，精度就越難控制,。
（2）組裝打印
這種打印建筑的方式類似于模塊化生產(chǎn),，先將建筑的各個(gè)零部件打印好，再到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝,，算是3D打印的半自動(dòng)化,，后期仍然需要大量的人工,，在一定程度上增加了成本。
（3）群組打印
多個(gè)3D打印機(jī)共同作業(yè)打印一棟建筑,，這樣既實(shí)現(xiàn)了建筑制造的整體性,，又解決了組裝打印后期需要人工的問題，但需要3D打印機(jī)具備一定的群體協(xié)調(diào)機(jī)制和智能化解決方案,。

三、建筑裝飾

3D打印建筑內(nèi)裝飾也是3D打印技術(shù)在建筑實(shí)體建造領(lǐng)域的一項(xiàng)重要應(yīng)用,，甚至已超過(guò)了建筑主體的建造被逐漸運(yùn)用到實(shí)際項(xiàng)目中,。由于其形態(tài)靈活,，可以自由發(fā)揮設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意構(gòu)思,，設(shè)計(jì)出傳統(tǒng)制作方法無(wú)法完成的作品，深受設(shè)計(jì)師和客戶的青睞,。主要材料有玻璃纖維增強(qiáng)石膏,、特種玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合水泥,、玻璃鋼,、可替代石材等。成品包括異形家具,、建筑外墻,、室內(nèi)天花吊頂、貼磚等,。

實(shí)體模型

一,、規(guī)劃建筑方案設(shè)計(jì)

（1）方案構(gòu)思階段
無(wú)論是規(guī)劃設(shè)計(jì)還是建筑設(shè)計(jì)，在初始的方案構(gòu)思階段,，通過(guò)二維平面展現(xiàn)三維空間是一件較為困難的事,，以往我們會(huì)通過(guò)軟件建模、手工制作模型等方式解決這個(gè)問題,，但效果往往比較粗糙,，而且費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,。而3D打印可以完美的解決這個(gè)問題,，它不僅可以直觀地展示三維效果,，而且方便,、快捷，還可以根據(jù)想法隨時(shí)改變方案,，隨時(shí)打印模型,。尤其是在進(jìn)行大型城市綜合體和交通樞紐的設(shè)計(jì)時(shí)，3D打印方案模型可快速,、直觀地解決很多問題,。同時(shí)，在異形建筑模型的制作商,，3D打印更加隨心所欲,。

（2）成果完善階段
隨著設(shè)計(jì)的深入，3D打印方案模型可以呈現(xiàn)出更多的細(xì)節(jié)，如設(shè)施,、開敞空間,、建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。

（3）項(xiàng)目成果展示
作為最終的成果展示,，3D打印模型相比于人工制作模型更快速,、經(jīng)濟(jì)、結(jié)實(shí),、省人工,，在更新與修改方面也更加方便，而且可以打印成更加微縮版的模型,，甚至可以將這些3D打印的微縮模型作為紀(jì)念品贈(zèng)送給甲方或者訪客,。

二、AEC系統(tǒng)或BIM系統(tǒng)

建筑工程結(jié)構(gòu)AEC系統(tǒng)與建筑信息模型BIM系統(tǒng)在本質(zhì)上屬于同一類系統(tǒng),，它是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ),，進(jìn)行建筑模型的建立，通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息,，具有可視化,，協(xié)調(diào)性，模擬性,，優(yōu)化性和可出圖性五大特點(diǎn),。目前，該類系統(tǒng)已被諸多建筑設(shè)計(jì)公司和建設(shè)工程公司使用,，廣東省以行政令的形式積極進(jìn)行推廣,，北京市則發(fā)布了BIM的地方性標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑信息模型（BIM）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)》。

隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展成熟,，AEC系統(tǒng)或BIM系統(tǒng)已與之完美結(jié)合,，不僅實(shí)現(xiàn)了三維數(shù)據(jù)化展示，還完成了三維實(shí)體展示,。在城鄉(xiāng)規(guī)劃領(lǐng)域,，也可以嘗試進(jìn)行類似系統(tǒng)的應(yīng)用和探索，尤其是在城鄉(xiāng)規(guī)劃的管理工作上,，引入三維規(guī)劃,、建設(shè)的管理理念，使報(bào)規(guī),、報(bào)建,、建設(shè)監(jiān)督等管理工作更加的系統(tǒng)、直觀,、準(zhǔn)確,。

三、復(fù)雜地形


在規(guī)劃與建筑設(shè)計(jì)中,，經(jīng)常會(huì)遇到復(fù)雜地形的情況,，如山川、河流等,，傳統(tǒng)的解決方案是通過(guò)等高線和CAD地形圖的二維平面信息想象三維空間的狀態(tài),，或者初步建立地形的數(shù)據(jù)化模型，而這種數(shù)據(jù)化模型實(shí)質(zhì)上仍然是二維的,，使用起來(lái)較為蹩腳,，人工制作模型又費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,，效果還不盡如人意,。3D打印就能完美地解決這個(gè)問題，它不僅可以將復(fù)雜的地形直接打印出來(lái),，以便設(shè)計(jì)師充分的掌握地形信息進(jìn)行方案設(shè)計(jì),，還可以在成果完成時(shí)將地形和方案成果一同打印出來(lái)，更加直觀地進(jìn)行展示,。

四,、展示沙盤

目前，廣泛應(yīng)用模型沙盤的主要是地方政府的城市規(guī)劃展覽館和開發(fā)商的樓盤,，用以展示城市的規(guī)劃發(fā)展藍(lán)圖以及樓盤的設(shè)計(jì)信息,，其中包括地形、街道,、建筑,、綠化、水域,、農(nóng)田,、照明等諸多因素，且絕大部分是手工進(jìn)行模型制作（刻錄機(jī)等輔助）,，費(fèi)時(shí),、費(fèi)力、成本高,、易損壞,。如果利用3D打印機(jī)進(jìn)行模型沙盤的制作，可以克服人工制作的所有缺點(diǎn),，快捷,、省力、成本低,、堅(jiān)固,，還利于模型的更換,。

3D打印規(guī)劃建筑模型

3D打印規(guī)劃建筑模型的流程主要包括三維模型制作、模型文件處理,、快速成型打印,、模型后期處理四個(gè)關(guān)鍵步驟。由于不同技術(shù)路線,、不同材質(zhì),、不同精度、不同品牌的3D打印機(jī)在工作原理,、原材料,、具體操作等方面都各有不同，下文就以中科院團(tuán)隊(duì)研發(fā)的國(guó)內(nèi)比較先進(jìn)的“十維科技”10D125/50系列3D打印機(jī)為例進(jìn)行分析,，該機(jī)器采用先進(jìn)的DLP技術(shù)（數(shù)字光處理技術(shù)）,，詳細(xì)參數(shù)如下：

10D125/50系列3D打印機(jī)參數(shù)

                                   10D125                  10D50                  10D50L
應(yīng)用                       工業(yè)設(shè)計(jì)、電子           珠寶,、牙科        珠寶,、牙科
XY精度           125μm                                 50μm                     50μm
Z精度         50μm/100μm                         25μm                     25μm
打印體積        160*100*200mm        64*40*200mm            96*54*200mm
外形尺寸        300*240*800mm        300*240*800mm        400*400*800mm

一、三維模型制作

目前,，制作三維數(shù)據(jù)化模型的工具軟件較多,，下文僅以3dsmax為例，對(duì)制作過(guò)程中需要注意的一些問題進(jìn)行說(shuō)明,。至于模型的詳細(xì)制作過(guò)程和方法,，此處不做詳解。

（1）細(xì)節(jié)比例
對(duì)于打印體積160mm*100mm*200mm的建筑模型來(lái)說(shuō),，相當(dāng)于將實(shí)體建筑縮小幾百倍,，建筑的所有構(gòu)建也同比例縮小幾百倍。如果我們用實(shí)際尺寸做所有建筑細(xì)節(jié),，那么同比例縮小后,，打印出來(lái)的細(xì)節(jié)可能就會(huì)非常的細(xì)小，根據(jù)3D打印機(jī)的原理,，如果模型過(guò)薄或過(guò)細(xì),，將不滿足力學(xué)要求，局部細(xì)節(jié)會(huì)出現(xiàn)變形,，甚至根本打印不出來(lái),。要保證3D打印成品模型的質(zhì)量，它的每一個(gè)細(xì)節(jié)都要大于0.5mm,，最好在1mm以上,。在3dsmax制作數(shù)據(jù)化模型時(shí)，就要對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募哟�,、加大處理,，或者降低�?xì)節(jié)的密度,，使細(xì)節(jié)簡(jiǎn)化，如繁密的窗格等,。

（2）無(wú)縫模型
3D打印是一種增材制造,，原理可以概括為“堆積”。因此,，它要求所有的面都不能單獨(dú)存在，即不能存在懸空面,。在3dsmax進(jìn)行數(shù)據(jù)化三維建模時(shí),，要將建筑所有的面都連接起來(lái)，尤其是內(nèi)外墻與屋頂,，實(shí)現(xiàn)模型的無(wú)縫化,。否則，打印出來(lái)的模型在縫隙部位就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤,，影響成品效果,。

（3）支撐變形
為了能完成“堆積”，對(duì)于跨度較大的面,，在打印前,，處理軟件會(huì)生成類似于柱子的支撐（這個(gè)支撐在后期可以去掉），以符合力學(xué)原理,，減輕變形,。但是，在支撐部位會(huì)有微小的變形,，叫傘降效應(yīng),。在3dsmax進(jìn)行建筑三維建模時(shí)，最好將建筑實(shí)際的內(nèi)墻和結(jié)構(gòu)一并建立起來(lái),，因?yàn)榉�合�?shí)際力學(xué)要求的建筑結(jié)構(gòu)一般也會(huì)符合3D打印,，這樣就減少了輔助支撐的需求，更利于后期處理,。

（4）輸出格式
3dsmax建模結(jié)束后,，需要將文件以.STL格式輸出，以便進(jìn)行接下來(lái)的處理和打印工作,。同時(shí),，在建模和文件輸出時(shí),，要盡量保持較高的精度,，因?yàn)閿?shù)據(jù)模型的精度會(huì)直接影響到成品的效果。


二,、模型文件處理


（1）模型檢查
將數(shù)據(jù)化.STL模型文件加載入打印軟件中,，對(duì)模型進(jìn)行大小比例、無(wú)縫化等檢查,，確保模型文件無(wú)誤,，尤其是要注意細(xì)節(jié)的厚度和粗細(xì)問題,。

（2）支撐處理
利用軟件可以為模型文件增加輔助的支撐，并調(diào)整支撐的半徑和間距,，以確保模型的順利打印,。支撐就如同是實(shí)體建筑的柱子,，使模型作為整體完成一次性打印,。但作為輔助部件,，在打印后需要將其去掉，因此,，支撐越少越好,。在進(jìn)行加支撐處理時(shí)，可以不停地變換模型擺放的方位和角度,，以最少支撐狀態(tài)進(jìn)行打印,。對(duì)于一般建筑而言，外形近似于方正形態(tài),，可以按照正常位進(jìn)行打�,。粚�(duì)于異形建筑或解構(gòu)主義建筑,，要適當(dāng)變換體位進(jìn)行打印,。

（3）切片處理
切片處理就是將模型文件轉(zhuǎn)化成3D打印可以執(zhí)行的代碼，一般使用0.1mm厚度切片進(jìn)行操作,，并可在無(wú)底模型下面增加一個(gè)0.1mm的底平面,。

三、快速成型打印

根據(jù)模型的大小和復(fù)雜程度,，打印時(shí)間在一小時(shí)到幾小時(shí)不等,。如果想要得到較大的成品或保留較多的細(xì)節(jié)，可以事先將建筑模型進(jìn)行分塊處理,，即分成幾個(gè)部分分別進(jìn)行打印，最后將打印好的諸多部分組裝到一起,，形成最終成品,。這種手法可以得到較大的成品模型，展示較多的細(xì)節(jié),，但相對(duì)較為繁瑣。

四、模型后期處理

模型打印結(jié)束后,，需將多余的支撐剪掉,，并做初步的打磨。這時(shí)的模型仍略顯粗糙,，接下來(lái)可以利用特制的化學(xué)液對(duì)模型進(jìn)行浸泡或噴霧處理，得到光滑的表面,，但光滑處理可能會(huì)損壞某些細(xì)節(jié)。最后,，對(duì)成品模型進(jìn)行著色。

前景展望與挑戰(zhàn)

一,、發(fā)展?jié)摿?br />
目前，3D打印仍是一項(xiàng)年輕的技術(shù),，發(fā)展至今也僅有幾十年的時(shí)間，整體上仍處于技術(shù)完善和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初期階段,，卻在諸多領(lǐng)域都取得了革命性的突破,，可謂發(fā)展前景巨大,，而新型材料的進(jìn)步又給3D打印技術(shù)的發(fā)展插上了騰飛的翅膀,。在規(guī)劃建筑領(lǐng)域，3D打印將會(huì)有更加廣泛的應(yīng)用和影響,。

（1）方案設(shè)計(jì)方面
3D打印技術(shù)的應(yīng)用使規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)師省去了許多繁雜的設(shè)計(jì)流程,，也使得方案構(gòu)思更加的直觀,、自由,，各專業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)師可以在一個(gè)三維模型中共同完成方案的設(shè)計(jì)，便于團(tuán)隊(duì)討論和協(xié)作,。未來(lái),，3D打印機(jī)也許會(huì)讓許多的設(shè)計(jì)師和建造工人失業(yè)，因?yàn)橹灰獡碛辛艘粋�(gè)方案模型,，任何人都可以利用3D打印機(jī)直接將建筑打印出來(lái),。同時(shí)，3D打印也解放了建筑的外形,，使異形建筑的設(shè)計(jì)和建造變得隨心所欲,，這也催生了新的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和新的行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

（2）建筑材料方面
3D打印技術(shù)不僅是對(duì)規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)和建造方式的變革,，在建筑材料方面也是一項(xiàng)革新,。多維材料、復(fù)合材料,、化學(xué)材料,、職能材料等特殊材料替代了以往的磚石、水泥等,，也擁有更高的性能和質(zhì)量,。隨著新型材料的不斷涌現(xiàn)，3D打印建筑將會(huì)變得更加豐富多彩,。

（3）市場(chǎng)需求方面
3D打印技術(shù)十分適合于緊急住房和貧困群體居住,。未來(lái)研發(fā)出來(lái)的打印機(jī)，能真正造出適合人居住的房子,，在遭受自然災(zāi)害后,，造房機(jī)能快速打印出房子，而且能自動(dòng)安裝各種設(shè)施,，在功能和強(qiáng)度方面都優(yōu)于救災(zāi)帳篷和活動(dòng)板房,。在城市規(guī)劃領(lǐng)域，除了設(shè)計(jì)層面的需求外,，在模型沙盤的展示,、可視化三維管理系統(tǒng)的建立等方面都將有十分廣闊的應(yīng)用。

二,、發(fā)展瓶頸

3D打印技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)在短時(shí)期內(nèi)獲得了飛速的發(fā)展,，但在某些方面仍然面臨著諸多挑戰(zhàn)，如打印材料和打印成本的限制與成品安全性的擔(dān)憂。因此,，短期內(nèi),，3D 打印技術(shù)不可能完全替代傳統(tǒng)建筑方式，一種較大的可能是新技術(shù)與傳統(tǒng)工藝互為補(bǔ)充【12】,。要想實(shí)現(xiàn)更加廣泛的應(yīng)用,，3D打印技術(shù)仍需要在以下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)突破：

（1）完善功能
目前，民用級(jí)3D打印機(jī)的功能仍較為單一,，一般只能使用一種顏色或一種材料進(jìn)行打印,，精度一般，且多數(shù)機(jī)型僅是針對(duì)某一特定領(lǐng)域或行業(yè)設(shè)計(jì),，用途較為單一,。工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)功能較多，精度較高,，但價(jià)格昂貴,，由于受技術(shù)發(fā)展的限制，功能也非十分完善,。未來(lái),，應(yīng)不斷完善設(shè)備的功能，擴(kuò)展適用的領(lǐng)域,，提高打印精度,，滿足更加廣泛的需求,。

（2）降低成本
3D打印技術(shù)的未來(lái)之路必定是朝著大眾化,、工業(yè)化的方向發(fā)展，高成本是其前進(jìn)道路上的重大障礙,。目前,，工業(yè)級(jí)的3D打印機(jī)價(jià)格高達(dá)幾百萬(wàn)元，民用級(jí)的由于技術(shù)差異也是幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)不等,，這使得3D打印對(duì)于大眾化市場(chǎng)來(lái)說(shuō)仍是可望而不可及,，國(guó)內(nèi)諸多3D照相館的虧損就是有力的證明。因此,，進(jìn)一步降低成本,，使之真正進(jìn)入大眾化的消費(fèi)領(lǐng)域是3D打印面臨的重大難題。

（3）健全體制
困擾3D打印技術(shù)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵問題就是容易被盜版的缺憾,，需建立相應(yīng)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)體系,，以利于產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。同時(shí),，由于3D打印技術(shù)革新了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式,、建造材料和建造方式，甚至是建筑的結(jié)構(gòu)和外形，在法律,、法規(guī),、標(biāo)準(zhǔn)等方面也存在較大的漏洞和缺失，亟待完善,。

總結(jié)

3D打印作為一項(xiàng)新興的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)將會(huì)在模型制作,、實(shí)體建造、可視化管理等方面促進(jìn)規(guī)劃建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展和變革,。隨著技術(shù)的逐步完善和產(chǎn)業(yè)鏈的有序建立,，它將以更加低廉的成本、豐富的功能,、可靠的保障進(jìn)入我們的領(lǐng)域,，使設(shè)計(jì)師的構(gòu)思更加自由、方案更加科學(xué),、成果更加直觀,、管理更加高效,。在實(shí)體建筑領(lǐng)域,，3D打印技術(shù)的發(fā)展將使大規(guī)模個(gè)性化的建造成為可能,，并創(chuàng)造出大量的傳統(tǒng)工藝無(wú)法生產(chǎn)的新型材料，這將會(huì)帶來(lái)全球建造業(yè)經(jīng)濟(jì)的重大變革,，在低成本建筑和災(zāi)后臨時(shí)安置點(diǎn)的建造上有望率先獲得大規(guī)模應(yīng)用,。總之,，3D打印技術(shù)在規(guī)劃建筑領(lǐng)域的運(yùn)用會(huì)更加的廣闊,，它將在某些方面有助于規(guī)劃建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)華麗的轉(zhuǎn)身。

打印建筑模型賞析

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△鳥巢

△異形建筑

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△昭君博物院建筑設(shè)計(jì)

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