3D打印在建筑业前期模型建立的应用研究

       以实际建立的模型为例，将模型分解展开进行逐步分析，深入讨论每一部分具体如何实现，除比较3D打印完成方式与传统完成方式的优劣，也同时比较不同的3D打印完成方式他们各自的优劣和差异。也讨论了利用3D打印在建筑业前期的一些特殊场合的使用，总结出3D打印方式所带来的一些意义。
       从3D打印的使用行业来看，建筑业可以说是使用相对偏少的一个行业，从特性上来分析，原因之一是建筑行业相对精度不高，需求的构件比较粗犷，结构比较单一，而3D打印制造的零件相对精度较高，全部通过数字化控制，不存在人为造成的误差，且只有在制造结构复杂的零件的时候，人们才会考虑使用3D打印。原因之二是建筑行业构件相对材料较多，且颜色各异，工件的组分很多，而3D打印的工件材料、颜色唯一，建造的零件要求组分单一，能很好的聚合在一起并且牢固。原因之三是建筑行业的构件一般尺寸都十分巨大，重量且较重，而要实现3D打印首先都必须得有可以成型的3D打印机，这样如果制造建筑构件时，必然要设计更大的打印机，这对于效益评估来说，不具有很强的可行性，且打印的零件如果很大，完成打印后的零件，搬运也是一个很大的困难。
      综上几点所述,可以考虑在各大型工程前期使用3D打印制造模型，以供设计者参考分析或提供给业主检讨，以便能给业主或最终用户端一个十分清楚明了的概念，减少返工，下面来分析看看3D打印如何完成沙盘图的制作。
       传统制作中的沙盘图模型，实际就是根据地形地理图、空拍相片或实测实地地形，按一个定量的等比缩放关系，用砂浆、塑料、木头和其它相关材料组合而成的模型。如此人们就能很容易的获得某一区域内的建筑物或建筑群的外观特征信息。然3D打印不可能这么制作，也不能用砂石打印，首先从材料粘结上就比较难实现，再者精度也无法控制，综合考虑模型的外观要求和使用特性，考虑采用FDM技术。
       那么如何用FDM技术实现这一过程呢？从实现原理来剖析，第一步先进行预处理，准备软件切片和三维CAD文件的位置并计算挤出热塑性和任何必要的支撑材料的路径。第二步输入数据准备开始打印，三维打印机会将热塑性塑料加热到玻璃化温度（固液共存状态），移动部件根据电脑告知的坐标值，按既定路径挤压完成，在需要支持或缓冲的地方，三维打印机将可移动的材料沉积在脚手架上。这样在边打印过程中，材料在自然状态下冷却粘合成固体。第三步为后处理，用户切断支持材料或用溶剂溶解，只留下用户需要的部分。
       采用这种技术打印沙盘模型，基于这几点考量：第一成本低廉，采用这种技术设备较为简单造价不高，易大面积使用和材料多选择低成本性，一般使用此技术，最细微部分可达到0.1mm表达精度，更高精度的嘴存在难以制作的问题，以及太细熔融的塑料丝也需要更高压力挤出，而沙盘模型更多是考量模型的整体表达，尺寸细节要求并非重点。
       传统沙盘图的制程是首先设计师需要绘制平面设计草图，由相关的沙盘制作公司根据草图的尺寸按相应比例设计出建筑物的细部结构，再分开成不同的零散部件，同时按照设计图的技术要求添加建筑的细节部分，例如：墙面装饰、房顶瓦片、窗门等结构，然后将各部分的图纸发给雕刻机在板材上雕刻出所有板材，再将这些板材拼装粘合而成。整个作业工期通常需要1.5~3个月。而采用了3D打印技术制作沙盘的流程则简单得多，只需要从房地产开发商那拿到3D设计草图，由建模师将设计草图进行实体三维工件绘制，然后将设计图档转换成3D打印机器可识别的文件格式，机器即可开始打印，从制作流程对比分析，3D打印制作整个过程完全没有大量的人力去完成拆分、拼装粘合的过程，这样就避免了因各板块出现比例制作上的误差或错误造成无法拼接的可能性。在其它的一些附属的作业中，例如在售楼部布置了展台进行展示的阶段，利用3D打印技术也可以替代传统雕刻的方法为楼盘和城市交通等制作出定制化的标识和文字，这样与整个沙盘模型配合成而相得益彰。由于3D打印机器可持续工作的特性，一般大型沙盘图从设计阶段到完成整个成品的过程，制作的工期大约需要6个工作日，这样的时间仅等于传统制作方法的20%。按人力成本投入的占比10%，在材料成本一定的情况下，整体制作费用评估仅为传统制造方法的一半左右而已。
       综上所述，在应用3D打印技术的过程中，只要在打印前能提供准确的三维设计数据，能明确的反应模型的结构，那么打印出来的3D沙盘模型不仅外观精细准确，内部结构也是与实际楼盘进行等比例缩放，从而能给购房者带来非常大的的参考价值，甚至能个性化的给各业主订制各种模型。
       在房地产行业，3D打印技术的准确性特点必然能促进房地产模型展示中的标准化和规范化，这也是业主十分需要的。这也是一种用更高科技的方法来解决传统行业中弊病的措施，作为对这个行业中存在的差异问题，对于以前无法判定是房地产商存在欺骗还是业主错误的领悟，这是一个十分准确的解决方法，也能让业主更好的维护自己的权利，让房地产商讲到的“制作上的误差”之借口不复存在。
       国内其实已经有部分企业在利用3D打印技术来打印沙盘模型，在广东深圳就有这么一家公司----极光尔沃利用3D打印技术为一家建筑公司打印了一个大型工厂沙盘，制作的整个工期不到一个礼拜，成品的效果也非常真实，非常明了的展示了整个厂区内的各个区域，例如：生产车间、员工食堂、宿舍区域、办公大楼的规划、占地大小、楼房的层数，以及还有各种植被、消防安全通道、颜色的搭配一目了然，如为这个工厂打印的沙盘模型图，从模型中可以看出与实物十分接近。
       而一个沙盘图的结构大体上需要制作展示台板、塑料板上色、雕刻楼房板块部件、布置置景观、制作相应的配件、然后整体拼装等等多道手续，整个过程十分复杂，而且工期长，产生的浪费多，细节不够甚至存在错误等等。而现在这些问题都得以解决，利用3D打印技术把设计好的三维图形输入电脑，电脑数据化将资料传给打印执行机构直接打印出来，通过三维模型能及时把错误修改过来，产生的成本只有以前的百分之三十不到，同时还省了超过百分之六十的时间，极大的缩短了工期，提高了效率，进一步增强了企业的竞争力。
       对设计师、工程师、房地产承包商和业主来说，个人的专业背景高低不同，任何二维或三维的图像模型都很难将实际的效果表达的非常清楚，而如果是一个3D实体建筑模型，则更具有感官性，能够展示出的细节信息也更加多，是实现可视化与无障碍沟通的最好方式。现有的3D打印技术已经能够打印出单色或者多彩的实体模型，是一种制造复杂的几何结构的最快、最直接有效的办法。地产商和设计师们可以按照一定的大小比例，制作各式各样的模型。
       3D打印不仅大大降低了制作的难度和缩短了工期，同时也能够更好地满足个性化、订制化的市场需求。利用3D打印技术可以打印出房屋结构或者砂形图，在非常短的工时内，呈现出更多的细节、降低更多的成本，同时能为设计师更快的确定建设方案。利用3D打印技术制作的沙盘模型工期短、费用低、精度更高，与较传统制作方法比有极大的优势，必定是将来发展的趋势。

榆林3D打印

更新时间: 2019-09-27 10:16:19 查看次数: 284