3D打印将给建筑设计带来什么?
一、3D打印技术的前世今生
1.1 3D打印是什么?
简单来说,3D打印,就是在普通的二维打印的基础上再加一维。打印机先像普通打印一样在一个平面上将塑料、金属等粉末状材料打印出一层,然后在将这 些可黏合的打印层一层一层的粘起来。通过每一层不同的“图形”的累积,最后就形成了一个三维物体。就像盖房子一样,砖块是一层一层的,但累积起来后,就成 一个立体的房子了。
1.2 3D打印的发展现状
据国外报道,在美国,一名枪械师利用塑料材质的3D打印机制 造出一支AR-15突击步枪,这支“打印步枪”原材仅需30美元,可以速射出200发子弹;在意大利,有设计师通过耗材是沙子的3D打印制造出了一个立体 建筑,并宣称未来可能不需要工人和脚手架就可以完成建筑;在墨西哥,有科研团队尝试利用3D打印制造人工血管;在日本,著名游戏厂商任天堂,已经开始通过 3D打印技术来制造wii游戏机;知名的迪斯尼公司也已经考虑用3D打印方式制造部分玩具。
3D技术开始越来越靠近人们的生活,3D打印机也越来越平民化。原来的3D打印机非常庞大,基本上都只存在于大医院、研究机构以及相关企业中。购买这样的机器不仅要花几十几百万,而且打印材料也价格不菲。
但现在,3D打印机可以做到和普通的喷墨打印机一样大小。很多创业公司都提供各种各样的打印机,比如MakerBot提供的彩色3D打印机、香港Makible 2000块钱的3D打印机、维也纳工业大学能打出沙粒大小赛车模型的超高速打印机等等。
1.3 3D打印在中国
入门级个人3D打印机,重量只有30多斤,就好像一个超大号的礼品盒或掏空的迷你打印机。它可以放在桌面上,不用连接电脑,插上SD卡就可以将设计 图纸变成实物。而购买者有设计师、科研单位、北京、上海等城市的青年活动中心,用于给小朋友上手工课,还有想给女朋友做独特爱情礼物的科技宅男。
在网络上,中国3D打印爱好者登记人数也已超过千人。网友们开始展示用个人3D打印机打印出的东西:门把手、拉环、水壶、跑跑卡丁车的模型、奖杯、茶杯、凳子、戒指等;材质也从石膏、尼龙、树脂到ABS塑料等五花八门。
3D打印技术作为制造业领域的一次重大技术革命,在中国已经广泛应用到航空航天等军事领域和大型复杂构件的一次成型制造。目前,我国在3D打印技术的核心领域已经与美国3D公司等国际巨头基本处于同一水平。但是,在材料和软件开发、装备等方面以及个人应用仍有一定的差距。
二、3D打印技术能让建筑设计发生什么变化?
2.1 3D打印机打印食品
3D食品“打印机”,顾名思义人们可以借助该打印机打印出各种食品。目前价格大约在上千欧元,随着技术的逐渐成熟,价格也有望大幅降低。该3D食品“打印机”由控制电脑、自动化食材注射器、输送装置等构成,利用巧克力或其他食材为原料进行打印。
2.2 肉类3D打印机
科学家使用创新3D打印机技术在实验室培育出人造肉,鲜肉组织可在糖类物质构成的框架上生长,口感与真肉十分相近。
血管依附于糖“框架”生长,肉就围绕着这些血管从内向外生长。这种技术能够培育出具有真实肉纹理及口感特点的人造肉,由于3D打印技术取得了阶段性的突破,在实验室生产出与真肉风味无异的人造肉的这种想法已经近在咫尺。
2.3 3D打印用于医疗移植的人造器官
3D打印机生产人造血管:现在人造器官的研究已经相当可观了,但是出现了一个难题:如何在里面架构血管以输送营养物质并排泄代谢废物。德国的一个团队目前找到了一种解决方案:用3D打印机打印一些毛细血管出来。
2.4 3D打印让3D效果图设计师和模型制作师深感危机
模型制作和制作3D效果图源自于建筑师的手勾草图,它的初衷是建筑师矫正造型的一种手段,但是随着建筑越来越复杂,人类对造型效果的要求越来越高, 模型制作和3D效果图从辅助设计手段变成了一种纯表现手段,而且美轮美奂的模型和3D效果图的制作成本和制作时间也不菲,因此一般不到设计最后阶段,建筑 师也不会使用。
现在,3D打印提供了一种与现在流行的3D效果图、建筑模型等传统的建筑造型表现方式不同的、全新的操作模式。它将让模型作为建筑师矫正设计的手段 这一初衷获得新生。据Omote 3D公司官方网站显示,整个建筑模型制造过程分为三个阶段:拍照、建模、打印。这种操作方式比用软件画图、按照图纸仿形雕刻更精确、更快捷。
三、3D打印技术的出现给我们的启示
3.1 3D打印让个性化制造的时代到来
科技的发展将会让凡是可以数据化、软件化、属于显性知识范畴的技能劳动更加简化、批量化、规模化,这样可以被成长成本更低的技术操作者掌握,当然价 格也会更低;凡是属于创意型、由于经验积累产生的、属于隐形知识范畴的个性化劳动技能的价格会更高,因为它不容易被传授和被新技术所取代,这是社会发展的 趋势。那么,人类一定会去想办法怎样取代一部分个性化劳动技能。3D打印技术的出现就是明证,它加速了个性化制造时代的到来。
3.2 个性化创意能不能被取代?
有一部分创意劳动可能会被取代,比如说,创意劳动中能定量化、数据化的部分。现在有的大学里开设了“可拓建筑策划与设计”这门课,据我的了解,研究 的就是怎样利用计算机技术模拟人的一部分思维,从而利用计算机强大的数据计算功能,解决建筑创意设计过程中的定量创意成分,从而产生新的建筑创意点,由此 代替人的一部分创意劳动。如果再加上3D打印的快速实现,可以断言,有一部分创意劳动可能会被取代。目前研究这个课题,国内最前沿的大概是哈尔滨工业大学 由邹广天教授带领的建筑计划与设计研究所。
3.3 作为建筑师个人的发展方向?
创意能力和我们在设计过程中积累的隐性知识是我们的优势,因为它无法被量化,就无法变成软件去批量化复制。比如说建筑师的创意能力,建筑师现场处理问题的能力和对客户各种需求的个性化咨询服务和解决方法。因此它应该是未来能转化为巨大精神和物质财富的源泉。
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