田潔

（閩江學(xué)院海峽學(xué)院 福建福州 350108）

1 3D打印技術(shù)概述

快速成型的概念早在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)被提出，現(xiàn)在，這種快速成型的概念已成現(xiàn)實(shí)，并被大家稱之為3D打印技術(shù)。目前3D打印技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用到了多個(gè)領(lǐng)域之中，此技術(shù)在工業(yè)、醫(yī)藥、汽車(chē)、建筑、軍事、教育等多方面都有著顯著的成就。如今，3D打印已經(jīng)不是什么新奇的名詞，在國(guó)內(nèi)，大部分學(xué)校都已經(jīng)有了3D打印機(jī)，通過(guò)結(jié)合三維軟件技術(shù)生成模型打印成實(shí)物，使得學(xué)生在創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力上都有了很大提高。國(guó)內(nèi)建筑景觀界對(duì)期關(guān)注度也越來(lái)越高，尤其是隨著參數(shù)化設(shè)計(jì)以及數(shù)字化建筑景觀的盛行，更多的設(shè)計(jì)師都是基于建筑景觀形態(tài)復(fù)雜性和異形化的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)傳統(tǒng)的建造技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)困難時(shí)，3D打印就成為了最佳選擇。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)于3D打印景觀復(fù)雜性形態(tài)的成果還較少，基本是主要體現(xiàn)在建筑實(shí)踐上，將3D打印技術(shù)應(yīng)用到景觀設(shè)計(jì)行業(yè)，這是一種創(chuàng)新的表現(xiàn)，也是行業(yè)發(fā)展需求的趨勢(shì)。在突破了傳統(tǒng)建造模式限制的基礎(chǔ)上，增大了景觀形態(tài)的可能性，使得3D打印景觀的復(fù)雜性也從幻想變成了現(xiàn)實(shí)。

2 3D景觀打印技術(shù)與傳統(tǒng)景觀相比優(yōu)勢(shì)

（1）從本質(zhì)上來(lái)講，大部分景觀具有戶外性的特點(diǎn)，景觀小品、設(shè)施講究成品的形體感和空間特性，部分異形的制作方式一般是通過(guò)翻制、鍛造、鑄成不同材質(zhì)的成品。在此制作過(guò)程中，按照一比一的比例，需要反復(fù)調(diào)整和修改，每一次的工序都必不可少，針對(duì)一些體量很大的景觀小品，還需縮小比例做模型，所耗費(fèi)的人力物力時(shí)間跟3D打印出成品相比差別巨大。3D打印運(yùn)用參數(shù)化設(shè)計(jì)，通過(guò)熔融沉積成型技術(shù)、立體光固化技術(shù)、三維印刷技術(shù)、選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)、激光成型技術(shù)、紫外線成型技術(shù)根據(jù)不同材料進(jìn)行選擇，以達(dá)到快速成型目的。設(shè)計(jì)師僅需通過(guò)參數(shù)化模型進(jìn)行修改調(diào)整，從而節(jié)省了大量的時(shí)間，提高了工作效率。

（2）眾所周知，景觀是依托于場(chǎng)所而存在的，在景觀設(shè)計(jì)過(guò)程中，要本著場(chǎng)所精神，對(duì)于場(chǎng)地的植物、小品、水系、道路等有個(gè)全方位的考量，要做統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，景觀的尺度、形態(tài)、色彩等都尤為重要。3D打印可以通過(guò)在三維設(shè)計(jì)軟件中，打造宏觀的該場(chǎng)景景觀設(shè)計(jì)，模擬真實(shí)環(huán)境下的景觀設(shè)施等狀態(tài)，在整個(gè)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)下，對(duì)局部的景觀元素進(jìn)行任意的拉伸、縮放，調(diào)整尺寸、形態(tài)和配色，選擇和場(chǎng)地環(huán)境相匹配的景觀設(shè)計(jì)元素。最后按照一比一的比例根據(jù)不同的材質(zhì)直接打印出來(lái)，從而造成在施工過(guò)程中，因?yàn)槭┕し綄?duì)尺寸、形態(tài)和色彩搭配存在誤差所產(chǎn)生的紕漏?？梢哉f(shuō)，3D打印可以還原自己設(shè)計(jì)最原始的面貌，從而更真實(shí)的達(dá)到設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖。

（3）傳統(tǒng)的建筑和景觀在施工過(guò)程中難以避免產(chǎn)生建筑垃圾，景觀施工過(guò)程中石材、木材等均會(huì)產(chǎn)生大量的建筑垃圾。3D打印景觀同時(shí)和3D打印建筑一樣，可以使用原有的浪費(fèi)的建筑垃圾，實(shí)現(xiàn)了建筑垃圾的再回收利用，這樣可以有效地緩解建筑垃圾的堆積，減輕了自然環(huán)境的壓力。從而提高了生活環(huán)境質(zhì)量，減少了垃圾廢棄物的排放。

（4）在安全性上，3D打印會(huì)引起普通民眾的質(zhì)疑。尤其是地震等自然災(zāi)害對(duì)于建筑景觀本身的安全性提出了考驗(yàn)。加利福尼亞的設(shè)計(jì)師芬·麥克利奧德為此設(shè)計(jì)出了防震3D打印柱，不需要磚塊和泥漿的前提下，建造3D打印沙子來(lái)承受最大負(fù)荷的地震狀況。其中，地震柱是由可堆疊的空心磚組合而成為扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，從而抵抗地震區(qū)最為強(qiáng)烈的震動(dòng)。柱子本體向內(nèi)傾斜3～5°，用印度砌體技術(shù)進(jìn)行3D打印制造。通過(guò)3D打印的荷載安全性，使用一般在30～50年。

（5）另外，3D打印是不受環(huán)境和場(chǎng)地制約的，2013年倫敦建筑公司在月球進(jìn)行了首座月球房屋的打印建造，由機(jī)器人利用先進(jìn)的3D打印技術(shù)，利用月球上的土壤轉(zhuǎn)變成建筑材料，底部是模塊化管道，上面是充氣式圓頂，以月球土壤為材料，通過(guò)D-Shape3D打印機(jī)在圓頂上打印出一層類(lèi)似泡沫的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，能容納四個(gè)人居住，不僅可以幫助人類(lèi)抵御潛在的隕石攻擊，有可以防輻射和保溫等功能?？梢?jiàn)，3D打印可以使用建造區(qū)特有的材料進(jìn)行建造，成為一種新型環(huán)保建造類(lèi)型。此結(jié)構(gòu)無(wú)形中肯定了3D打印的存在性和其可以發(fā)展的新的高度，同時(shí)展示出3D打印技術(shù)可以創(chuàng)造接近自然生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的潛在能力。

3 3D景觀打印技術(shù)的展望

3.1 設(shè)計(jì)軟件的革新

目前為止，作為二維平面圖形繪制而長(zhǎng)期使用的AUTOCAD軟件一直被廣泛應(yīng)用，設(shè)計(jì)師利用AUTOCAD進(jìn)行平面圖形繪制，然后導(dǎo)入3DMax進(jìn)行三維建模。這種方式一直沿用至今，由于簡(jiǎn)單的建模無(wú)法滿足設(shè)計(jì)師的想法，為了更準(zhǔn)確的表達(dá)，設(shè)計(jì)軟件需要更精準(zhǔn)的利用數(shù)字化語(yǔ)言去模擬自然界甚至物理界的任何幾何形態(tài)，捕捉萬(wàn)物的連續(xù)性和復(fù)雜性將其轉(zhuǎn)化為單一的二進(jìn)制單位輸入計(jì)算機(jī)中。一般在軟件中通常用X、Y和Z坐標(biāo)對(duì)其進(jìn)行定位去獲取物體的形狀，但景觀設(shè)計(jì)師去繪制一個(gè)復(fù)雜的景觀形態(tài)時(shí)，沒(méi)辦法簡(jiǎn)單用一兩個(gè)坐標(biāo)去設(shè)置物體，需要一系列的坐標(biāo)去定位3D模型。這種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)，可以避免手動(dòng)繪制所產(chǎn)生的誤差，通過(guò)新的插件或新的軟件的開(kāi)發(fā)，去除掉重復(fù)設(shè)計(jì)并能精準(zhǔn)記錄計(jì)算數(shù)據(jù)，景觀設(shè)計(jì)師可以隨意切換設(shè)計(jì)圖紙的狀態(tài)，輕易修改數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。當(dāng)換做其他人接受這項(xiàng)設(shè)計(jì)時(shí)，也可以看懂設(shè)計(jì)意圖并可修改和3D打印。這樣設(shè)計(jì)軟件不僅可以快速提高工作效率，還減少錯(cuò)誤的發(fā)生。這種數(shù)字化技術(shù)的革新，為3D技術(shù)形成提供了技術(shù)的支持。

3.2 數(shù)字化景觀的未來(lái)

相比其他進(jìn)步而言，目前的設(shè)計(jì)軟件仍然存在一定的問(wèn)題，即不能詳細(xì)繪制物件的內(nèi)部細(xì)節(jié)，也不能用圖形化的模式進(jìn)行建模并無(wú)法將復(fù)雜的多種材料加以混合。3D打印打破了不能對(duì)原始形狀進(jìn)行幾何化編輯的局限，3D打印可以制造出傳統(tǒng)制造模式無(wú)法生產(chǎn)的復(fù)雜異形，尤其在景觀設(shè)計(jì)空間中，一些景觀節(jié)點(diǎn)上的異形設(shè)施，因?yàn)闊o(wú)法實(shí)現(xiàn)以及實(shí)現(xiàn)困難造成設(shè)計(jì)本身比較缺乏亮點(diǎn)，3D打印滿足的了大量新型景觀設(shè)計(jì)空間的標(biāo)準(zhǔn)要求。傳統(tǒng)的曲面建模軟件只對(duì)物體表面進(jìn)行設(shè)計(jì)，缺乏對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這就造成了景觀元素只能欣賞，缺乏了人的參與性在里面，因?yàn)閷?shí)用價(jià)值較低。3D打印以一種全新的方式將多種材料進(jìn)行結(jié)合制造，不僅改變了傳統(tǒng)材料的性能，創(chuàng)造出前所未有的新型復(fù)合材料，又打印出更多復(fù)雜多變的部件。在未來(lái)的景觀世界，數(shù)字化對(duì)現(xiàn)實(shí)的捕捉將會(huì)是新的突破口，無(wú)論是CAD、3DMAX、SKETCHUP或犀牛，都在努力實(shí)現(xiàn)軟件與現(xiàn)實(shí)之間的便捷式轉(zhuǎn)換，人們通過(guò)數(shù)字化模式進(jìn)行修改，這個(gè)進(jìn)程是一個(gè)可逆的過(guò)程。數(shù)字化建造下的3D打印景觀將會(huì)在建筑景觀領(lǐng)域出現(xiàn)新的發(fā)展趨勢(shì)。