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現(xiàn)在的3D打印技術現(xiàn)在有多火，我想我們這里就不用討論了，一個i3DOne（www.zhuangshijiaju.com)社區(qū)就有6000余所注冊的學校，超過60萬人次的使用頻率，火熱程度一目了然。上到高校，再到職業(yè)院校，下到普通中小學，開設3D打印專業(yè)的院校已經(jīng)不少了。我之前的兩篇文章也已經(jīng)聊過，3D打印技術的專業(yè)建設的討論我們這里就不深究，但有個小方向，今天與大家交流一下，就是3D打印技術在建筑專業(yè)上怎么玩?，F(xiàn)在的3D打印專業(yè)大部分都是放在了機械制造系、機電系或工業(yè)設計系的居多，3D打印當然是有可能改變機械制造行業(yè)的一個可能性，但決非唯一性。

我們今天聊的也不是怎么用建筑3D打印機唰唰唰，馬上打印一座房子這種事情，我們今天聊3D打印技術如何在專業(yè)人士及普通用戶上的使用。如計算機并不僅僅是在計算機系里面才能應用，而是廣泛的在每個科系和專業(yè)上，與我們每個人的生活息息相關，那么，是否有一天，3D打印技術在建筑設計、建筑保護、城市規(guī)劃等領域又會得到廣泛的應用呢？

建筑模型的構(gòu)建

就讀建筑專業(yè)的同學和老師應該毫不陌生，在平時的學習和畢業(yè)設計的時候，必然會有制作建筑模型這么一個套路，意思就是，是驢是馬，你總得拉出來遛遛，對不對？在以往的搭建建筑模型里面，我們看到很多的同學是使用五花八門的材料，紙皮、鋁材、石膏等等，很難達到統(tǒng)一的美觀和品質(zhì)，就是說你最終模型未必能體現(xiàn)你的設計理念，或者說是有偏差的。

有一次，到某高校拜訪，恰逢畢業(yè)季，要求的畢業(yè)作品是橋梁結(jié)構(gòu)設計，院長在介紹學生畢業(yè)設計作品時給我打趣來了一句：“這個模型可不可靠，關鍵不是設計合不合理，而是學生的手工有多強！”何出此言？因為為了節(jié)約制造成本，學生們在橋墩的制造時候，統(tǒng)一使用的材料是紙，你的橋梁強度夠不夠，除了跟你的設計合理與否外，還很重要的是你的橋墩承重力怎么樣。那么，你的手工好，卷紙卷得夠緊密，夠結(jié)實，你的承載力就比其他同學的強，設計合理性反而不容易體現(xiàn)出來，這就有違初衷了！

另外，一般的學生哪怕再心靈手巧，也難以把建筑細節(jié)給表現(xiàn)出來，一個大型的樓盤，每個窗戶，每個陽臺，每個大門，沒有開發(fā)商賣房子般的熱情和時間，并且沒有一點的經(jīng)濟實力，是難以完成的。如果學校提供3D打印軟件和設備，每個學生的設計理念和細節(jié)都可以通過3D打印把它真實的展示在人們的面前。同樣的材料，在考慮材料本身硬度的情況下，可以真正考核建筑的結(jié)構(gòu)力學等問題。

我們看Stockholmsarenan球場，它在設計初使用3D打印技術創(chuàng)建了這個令人震驚的，具有高度細節(jié)的3D建筑模型，在實物模型中完美表現(xiàn)7400個高細節(jié)度的座位，征服了投資者的心。把3D技術放到建筑模型的構(gòu)建上，是非常實際且必要的應用！                                         

圖源來自網(wǎng)絡

建筑適用性研究

剛才，我們提到了建筑模型，建筑模型不僅僅是為了給客戶觀看或者老師評比作用，它可以有更實在的應用。里約奧運會已經(jīng)結(jié)束了，能順利結(jié)束簡直就是一個奇跡，無論美好還是失望，都已經(jīng)過去了，喜歡足球的朋友可以期待更遠的2022的卡塔爾世界杯了。在卡塔爾，我們不用擔心球場會在臨比賽前一天才建設完成，也不用擔心球員會在40°的高溫下踢球而把比賽搞得了無生趣。世界杯球場的球場正在如火如荼的建設當中，而且，新的球場建設將完美考慮天氣、遮陽、風速、暴雨等等一切可能會影響一場精彩賽事的因素。為什么？讓我們看看以下的采訪摘要:

“除了改變比賽日程之外，來自卡塔爾大學工程學院的科學家團隊一直在借助3D打印的體育場模型對空調(diào)進行測試，以優(yōu)化他們的設計。這群科學家總共3D打印了6個3D打印的1: 3000比例的體育場模型來測試它們的熱反應，并通過一個特制的風洞來實驗其空氣動力學特性?？茖W家們會用激光束來準確地捕獲空氣是如何從設計的建筑中流過。來自激光束的數(shù)據(jù)隨后會通過分析軟件進行處理，變成可以幫助科學家和建筑師來實現(xiàn)體育場最優(yōu)設計的測量數(shù)據(jù)。

據(jù)卡塔爾大學工程學院的 Saud Abdul Aziz Abdu Ghan教授解釋說：“我們分別打印體育場的各個部件，再組裝在一起，隨后把3D打印的體育場模型放進風洞進行空氣動力學測試。” 這個創(chuàng)新系統(tǒng)毫無疑問是令人印象深刻的，因為它給科學家們提供了精確的信息，比如某一層座位的溫度；以及在給定天氣條件下，為了維持體育館的溫度有多少觀眾是合適的等等。

Saud教授補充道：“為了降溫，我們希望讓最少量的外部熱空氣進入，并期望里面的空氣呆在那里，我們可以改變風的方向并模擬體育場中不同的風向?！睋Q句話說，通過測試建筑的空氣動力學，工程師將能更好地優(yōu)化建筑設計。該技術可以用于幫助將建筑屋頂結(jié)構(gòu)上的鋼材數(shù)量降至最少，從而降低成本和減少對環(huán)境的影響。另外，卡塔爾大學的科學家們要測試場館里的風和雨，因便于盡量保持觀眾不被淋濕。”

——摘自網(wǎng)絡

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實踐是檢驗真理的唯一標準。無論你在腦海里設想的如何精致，在你的設想里如何完美，只有真真正正的把它實踐出來，才能檢驗你的真理。是的，我們當然沒有辦法建起一棟樓后，再去檢驗它的適用性，如果不適合，再拆掉重建，這根本就是不可能的事情。3D打印技術相對完美的解決了這個問題，我們可以3D打印出來你設想的建筑模型，通過風洞、日照、雨水等測試，去達到最優(yōu)化的設計方案，可以大量減少無謂的材料浪費和試錯。借用我們老朋友——諾基亞的廣告詞一用：科技以人為本！只有以客戶的需求為準，才能創(chuàng)造客戶滿意的作品。

成本的控制

前面，我們提到了節(jié)約成本的問題，我們再深入聊一下。為什么說3D打印技術應用到建筑業(yè)里面會有效的控制成本。我們可以分兩個方面來看：

1.設計成本。一般的用戶是沒辦法一眼就看懂設計師的CAD圖紙的，自然也沒辦法憑空在腦海中自動呈現(xiàn)一個立體模型。哪怕是運用BIM技術建模，在設計師眼里是嚴謹有序的水暖電信息模型，在用戶眼里可能還是一團麻絲，客戶需要更直接的展示方式。如果我們一開始就可以把設計通過3D打印技術把建筑模型展示出來，可以有效的避免客戶因為個人喜好或者實際使用要求而產(chǎn)生的非必要性后期修改。甚至，如果有適合的、易上手的3D建模工具，客戶自身就可以通過3D建模軟件，設計出他心目中的建筑模型，或許在建筑結(jié)構(gòu)的合理性上不一定專業(yè)，但可以通過該3D打印模型，設計師就能快速的與客戶進行交互，把握住客戶的需求，繞開無謂的交流環(huán)節(jié)，從而達到減少設計成本的目的。

2.建造成本（我們稍微從小角度談談3D打印的建筑）。去年，我去參觀了廣州中山紀念堂，當然，本人不是建筑專業(yè)出身，不能非常透徹的看懂紀念堂的設計細節(jié)。在一個介紹紀念堂的設計展示臺，我注意到了一個細節(jié)，就是紀念堂在建造的時候大量使用了預制構(gòu)件，從而在很多藝術的表現(xiàn)上體現(xiàn)出了統(tǒng)一的建筑風格。那么，3D打印技術是否可以運用在預制構(gòu)件上呢？它是否可以使得設計師和建造者能夠不受限制的生產(chǎn)標準或非標準的預制構(gòu)件，并可以靈活運用到建筑的構(gòu)造上，從而讓成本和藝術上將達到一個新的統(tǒng)一呢？相較于傳統(tǒng)的建筑方法，3D打印建筑幾乎沒有原料浪費，工業(yè)垃圾少，從而降低工程總造價。

3D打印裝飾結(jié)構(gòu)一體化墻體——圖源來自網(wǎng)絡