3D打印技术在规划建筑领域中的应用初探
时间：2016-01-25 11:20 来源：南极熊3D打印网 作者：中国3D打印网 阅读：次
从题目中可以看的出，作者研究的是两项技术的结合，那么为什么要将3D打印技术与规划建筑技术进行结合呢？也就是本次研究的背景。
规划建筑行业作为文化创意产业可以称得上是真正的智本主义，在经历了快速城镇化浪潮和城镇建设粗放式增长后，我们迎来了工业4.0和大数据时代，这是个快速变革的时代，转型的方向有很多，着眼点也各有不同，如多规合一、存量规划、创新乡村建设和规划体制变革等，但有时我们也需要跳出行业看发展，站在圈外谈变革。从未来着眼，3D打印技术也许真的会为我们带来一场颠覆性的革命，重新定义规划建筑行业。
3D打印技术的学名叫快速成型技术，它的原理说白了就是通过XYZ轴将物体堆叠出来，与传统制造方式最大的不同点，它是增材制造，几乎不浪费一点材料，而传统制造方式是减材制造。
比如我想做一个头盔模型，那么我需要一块刚好能将头盔容纳下的立方体材料，将多余的材料去掉，剩下的才是头盔模型，那么这些去掉的材料就浪费了。
由于3D打印是一体成型，不需要任何组装程序，所以也节省了时间。同时，由于它完全是机器操作，极大地节省了人力，精度还比人工高、失误率也比人工低很多。
对于企业而言，材料、时间、人力都是成本，降低成本、提高效益恰恰是一个企业永恒的话题。
立体平板印刷技术是最早诞生的3D打印的技术路线，两年后，第一台3D打印机出世，大概十年后，相对成熟的技术体系形成，可以看出，这项技术的历史比较短，但发展十分迅猛，目前正处在稳步爬升的时期。
8月4日，美国FDA（食品药品监督管理局）批准了首款3D打印的抗癫痫药物SPRITAM（左乙拉西坦）速溶片，就是图上的这款药物。
美国一位枪械发烧友用3D打印机打出一部枪并累计射击二百余次。
3D打印技术与规划建筑技术的结合主要体现在两个层面，其中之一就是我们常接触的实体模型。一直以来我们都是靠手工来制作模型的，并且多数是在成品阶段。
相比之下，3D打印模型要更加坚固、精细、准确、快速、成本低，最关键的是方便，再也不用往模型公司跑了。而且这种模型打印可以贯穿项目的各个阶段，推敲方案、完善细节、成果展示等，最后还可以作为纪念品送给甲方，相信甲方一定喜欢。
3D打印模型真正的优势在打印复杂地形和异形建筑上。像这种山地地形、复杂的钢构架建筑和曲面弧线较多的异形建筑，手工制作费时、费力，还很难做到精确，但3D打印就可以做到非常的精细、精确，这也是3D打印技术最突出的优势之一。
千百年来，人类都是用双手来盖房子的，无论哪个国家、哪个朝代都是如此，从未变过，那为什么现在就要变呢？在座的各位一定深有体会，无论你是生活在乡村还是城市，房子都是一生当中的大事，为什么是大事？原因之一就是贵！一个农民盖一座民宅几乎会耗掉他一辈子的积蓄，其实城市也差不多。另一个原因是费时还费事，一栋民宅需要木瓦匠几十号人干上一两个月，城市的期房至少要等上一两年。而且，受现有的材料、结构限制，建筑的结构、外形缺乏个性。
然而，这些问题在不久的将来会被3D打印技术迎刃而解，由于是一体化成型，不受现有的结构和材料的限制，建筑的空间、结构和形态会更加的自由，几乎不需要施工人员，节省了时间和人力，成本自然就降下来了。还有一点就是节能环保，因为3D打印建筑不会产生任何的扬尘，也不会产生任何建筑垃圾。
不仅可以打印建筑主体，还可以打印室内装饰品，如石膏吊顶、桌椅、摆件等。
关于打印工艺和技术路线这里就不具体展开了，我的论文里有详细的解释。这里特别提一下，年初的时候盈创公司3D打印了一栋5层住宅和一栋1100平方米的精装别墅，随后万科的老总王石也表示万科的研发中心也将要用3D打印。
除了打印建筑以外，还可以3D打印市政管道、园林景观小品等设施。
在此特别说明一下，目前国内外3D打印建筑的材料多半是以现有建材为主、加以粘合剂等形成的混合物。打印出的建筑是否对人身体有害、是否坚固、是否抗震、是否保暖防潮等都有待检测。同时，还要考虑地基和屋顶的问题。
对于现阶段而言，使用最多的可能还是模型打印这一块，所以这里简单讲一下打印过程和需要注意的事项。
在建模阶段一定要要注意模型各个部分、零件、面的厚度和比例，因为打印模型相当于把实物等比例缩小，如果模型的面过薄或者过细，就很有可能打印不出来，这个时候就要适当的对面进行加厚，对窗格、栏杆、柱子进行加粗处理，保证打印出来的厚度不小于0.5毫米，真正意义上的点、线、面只存在于软件当中，现实中是不存在的，也是不可能打印出来的，这点要注意。
其实，3D打印机的精度是没有问题的，我们用的这台3D打印机最小精度可以达到50微米，理论上什么模型都可以打印出来，但物体都会受到重力的作用，太细、太薄的物体即便是打印出来了，它自己也支撑不了自己，会弯曲变形，甚至断裂，这就好比是头发丝，因为太细了，所以立不住。
同时屋顶和墙面一定要连接在一起，保证是无缝模型。在对模型文件处理的时候，需要加支撑，打印结束后再将支撑去掉。
全彩打印在技术上是没问题的，只不过成本会提高很多，性价比不高，所以现在常用的还是单色打印，后期可以手工上色，也不麻烦。这个别墅打印出来是半透明的，旁边这张是上了乳白色漆的，对比一下。
关于3D打印机，国内的市场刚起步，比较混乱，有点劣币驱逐良币的感觉。最终选择了这款中科院研发的机器，性价比非常的高。现在北大口腔医院已经在用这款机器打印牙齿了，还有珠宝商和电子元件厂商也在用，也建立了长期的合作关系。
这次原本准备了中国建筑设计院建筑七室的五个最新的设计作品，五个项目方案和打印模型，也都是方案比较特殊的，能体现3D打印特点的。但由于时间关系，有些项目正处在方案的过程阶段，没有形成相对完整的成果和模型。有些是投标方案，现阶段还在保密，所以，今天只带来了这个相对比较完整的方案，呼和浩特市昭君博物院提升扩建方案。
这个方案的主题是和，外形上最复杂的部分是顶部的木架构，呈网格状大面积排开，这种木构架与建筑主体的结合也是一个复杂点，3D打印的效果和效率还是不错的。
这两个模型其实不大，宽度10厘米，右面这个长20厘米，最长可以打出30厘米，我们认为这个尺度比较合适，性价比也比较高，如果再大的话，速度就会降低，成本也会提高。
对前景的展望一定是基于现实的，但也一定是高于现实的，还是那句老话：前途是光明的，道路是曲折的。有人也许会提出质疑，说3D打印真的能颠覆我们这个行业吗？我现在不敢给予肯定的回答，我想第一台大型计算机诞生的时候没有几个人看好它，又大、又笨，可能连它的设计者也没想到几十年后会变得这么小巧、快速、方便、普及。下面我就通过未来的三个场景来加以描绘。
前景展望场景二：我国某地发生八级地震，各级展开抢险救援。如果是现在，运过去的一定是好多帐篷，但帐篷遮风避雨效果很差，而且也不防潮保暖，又不坚固，灾后用完了也没法再利用，就变成了垃圾。灾后重建一般需要一到两年时间，帐篷绝非最佳选择。未来只需运过去几台3D打印机，就地取材直接打印出临时安置房，灾后再用特殊的降解剂分解，低成本、高效率、又环保。
前景展望场景三：小张是一名设计师，城市规划师、建筑师、室内设计师、景观设计师、平面设计师等等吧，都可以。如果是现在的话，他的生活一定跟熬夜赶图、甲方催图、不停地改图这些情景密不可分，没时间约会，没时间陪家人，年纪轻轻未老先衰等等。但作为未来的设计师小张，他的生活不是这样子的，他的生活是快乐的，为什么呢？比如有个开发商想要开发个小区，他通过网络商城找到设计师小张，小张呢就做了一个小区的方案模型，然后开发商支付宝付款，ok！当然，到了那个时候报规、报建也不用那么复杂了，一个模型就ok了。然后，开发商将这个模型连上3D打印机，一个小区就这么打印出来啦！
为了实现刚才设想的场景，仍然有很多事情要做。
第一点就是完善功能。目前的3D打印技术还没有做到什么材料都能打、什么效果都能打，未来一定要逐步实现多材料打印、全彩打印，突破体积限制，真正实现纳米级打印，并大幅提高打印速度。现在3D打印模型的速度是每小时400cm3，打印建筑的速度是每小时10m2。建筑材料方面也需要不断地革新，多维材料、复合材料、化学材料、智能材料等特殊材料将替代以往的砖石、水泥等，也会拥有更高的性能和质量。
第二点就是降低成本。需要进一步降低机器成本还有材料成本。
第三点就是健全体制。如果按照现有的体制，设计师小张的快乐生活肯定不会实现，需要一套全新的法规、标准来定义、评价、规范3D打印建筑这种革命性的技术行为。
不仅仅是在建筑领域，其他方面也是一样的，比如枪支。我们国家是严格管控枪支的，但随着3D打印的普及，问题就来了——我有一个枪支的模型数据，还有一台3D打印机，那我就随时随地都可以打印枪支，而且金属枪、塑料枪都可以，国家怎么监管？如果被恐怖分子利用了呢？他再打印出几千条枪，组建个军队，这麻烦事可大了！所以，管理体制、监管体制一定要随着发展而改变。
对于3D打印技术这个新事物，随着这项技术的发展成熟，它在规划建筑领域的应用会更加广阔，在此也诚邀对这方面感兴趣或者有需求的同仁们，联系作者，一道进行深入的研究和探讨！谢谢大家！
作者简介：
王帅，1986年生，辽宁沈阳人，现今30岁，汉族。2012年毕业于沈阳建筑大学城市规划与设计专业，硕士研究生学历，英语六级，中国共产党员。
现工作于中国建筑设计院•城镇规划设计研究院，任工种负责人一职，主要从事城市规划与设计以及国家部委课题研究工作。目前，参与研究的科技部“十二五”国家科技支撑计划课题包括：《传统村落规划改造及功能综合提升技术集成与示范》、《乡村社区环境优化建设关键技术研究》等。
2015年，在中国科学院自动化研究所研究员沈震等人的协助下，撰写的《3D打印技术在规划建筑领域中的应用初探》一文被中国城市规划年会收录。
(责任编辑：admin)
未来，3D打印将为供应链带
选区激光熔化SLM过程中打
3D打印热潮已过，下步将如
干货：3D打印在一汽大众汽
3D打印机为何能在环保问题
3D打印为供应链带来意想不最新内容
各类3D打印成型技热点内容
