賴(lài) 哲

云南印能科技有限公司 云南 昆明 650000

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用優(yōu)化了人們的生活和工作，也融入到了任何技術(shù)之中，比如3D打印技術(shù)，它是以數(shù)字建模文件為基礎(chǔ)，可以將各種可粘合材料進(jìn)行實(shí)物打印，從最初的用于工業(yè)產(chǎn)品制造模型演化到現(xiàn)在的應(yīng)用于建筑中來(lái)。在過(guò)去，住房等建筑物并沒(méi)有被人們賦予情感，只是為了單純的住，而如今隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，人們的生活質(zhì)量得到了質(zhì)的飛躍，大家對(duì)住房的要求也從之前的住提升到了舒適、悅目、綠色環(huán)保上。那么建筑物也就與人們的情感相聯(lián)系，產(chǎn)生了欣賞與品鑒，甚至是藝術(shù)共鳴。這就讓分形建筑的發(fā)展得到了新的契機(jī)。

1、3D打印建筑技術(shù)的原理及發(fā)展

3D打印建筑技術(shù)，第一階段的建筑3D打印機(jī)是采用了“材料堆積”的原理來(lái)開(kāi)展制作的，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，先在電腦上將三維立體模型建立好，然后將可粘性材料裝入連接計(jì)算機(jī)的打印裝置內(nèi)，最后通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)控制材料進(jìn)行層層疊加，實(shí)現(xiàn)藍(lán)圖的實(shí)際打印。

到了第二階段的3D建筑打印技術(shù)的出現(xiàn)，是結(jié)合了數(shù)字模塊，在傳統(tǒng)的堆積成形技術(shù)上植入了分布式制造的方式，通過(guò)多端點(diǎn)的制造方式，讓傳統(tǒng)的無(wú)法實(shí)現(xiàn)的不同企業(yè)與組織無(wú)法同時(shí)進(jìn)行匹配性的生產(chǎn)資料與非規(guī)?；a(chǎn)的方式得以實(shí)現(xiàn)。讓很多原本需要高時(shí)長(zhǎng)，與高生產(chǎn)技術(shù)的建造技術(shù)難度降低到可以被普及的水品。

2、3D打印技術(shù)在分形建筑構(gòu)建中的應(yīng)用

2.1 3D打印分形建筑的設(shè)計(jì)案例

英國(guó)建筑學(xué)家設(shè)計(jì)了“打印房屋2.0”，——“蜘蛛網(wǎng)”式的建筑空間用纖維尼龍材料的穿插和纏繞有著豐富的變換感，給人們展示了傳統(tǒng)建筑美學(xué)無(wú)法企及的層次美感，其設(shè)計(jì)手法也被評(píng)論為抽象派工藝。

“放射蟲(chóng)大帳篷”其靈感來(lái)源于某一德國(guó)動(dòng)物學(xué)家對(duì)單細(xì)胞生物放射蟲(chóng)的贊美。3D打印技術(shù)通過(guò)對(duì)材料的分層堆積，表現(xiàn)了放射蟲(chóng)骨骼徐徐漸進(jìn)的沉淀，具有分形特色的建筑空間就這樣被3D打印技術(shù)展現(xiàn)的淋漓盡致。

通過(guò)3D打印技術(shù)的應(yīng)用，神奇的體現(xiàn)了自然生物所散發(fā)的魅力，這兩個(gè)案例都被充分體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性及流動(dòng)性。

2.2分形建筑在3D打印設(shè)計(jì)上的方式

通過(guò)3D建筑打印2.0階段，更多的生產(chǎn)方式重原有的建筑模數(shù)，推向更高的高度，讓傳統(tǒng)的單一的非復(fù)雜的模組，從單元性變?yōu)槎嘣越M合，從單點(diǎn)變?yōu)槎帱c(diǎn)，使得設(shè)計(jì)的模組變得更為多元性，與可被列組與拓?fù)湫浴?/p>

而這些模組也將會(huì)歸結(jié)為信息模型，進(jìn)而再次編譯與進(jìn)化的過(guò)程，從而產(chǎn)生的多維組合將可以讓傳統(tǒng)的建筑模數(shù)有無(wú)數(shù)種變化形式。

2.3 分形建筑的結(jié)構(gòu)形式

與傳統(tǒng)建筑美感不同，分形建筑美學(xué)強(qiáng)調(diào)的應(yīng)不識(shí)簡(jiǎn)單的幾何形體，其實(shí)人們?cè)谧匀唤缰械囊环N數(shù)學(xué)抽象的體現(xiàn)，表現(xiàn)出了一種不規(guī)則的幾何形體，展示的是其豐富變換的特性，美感上更加純真、狂野、純粹。分形圖形中的畫(huà)面豐富，讓人們能夠產(chǎn)生更多的聯(lián)想，甚至在不同的距離進(jìn)行觀看時(shí)能夠感受到分形構(gòu)造單元的變化。分形建筑更是人們有了更高追求后的一種體現(xiàn)，也不是標(biāo)新立異的盲目追求，而是對(duì)建筑形式的自由集合形體的追求，當(dāng)然，這種結(jié)構(gòu)層次也是傳統(tǒng)建筑工藝所無(wú)法表現(xiàn)的。

傳統(tǒng)的線(xiàn)性建筑，在施工上與結(jié)構(gòu)上只需要遵循既定的結(jié)構(gòu)法則便可完成，但是分形建筑是一種非標(biāo)準(zhǔn)性的建筑模塊的組合，在多種模塊的生產(chǎn)方式下，傳統(tǒng)的制造方式在生產(chǎn)成本與生產(chǎn)效率上都是沒(méi)有辦法滿(mǎn)足分形建筑的制造成本，在3D打印的下，這些非標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)與構(gòu)建將變得唾手可得。

3、3D打印技術(shù)在分形建筑中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

3.1 完美還原建筑師的設(shè)計(jì)

3D打印技術(shù)，可以為更加復(fù)雜或具有動(dòng)態(tài)美感的建筑物提供強(qiáng)大的技術(shù)手段，再加上材料的不斷更新和發(fā)展，材料方面的限制也逐漸減小，3D打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)技術(shù)所無(wú)法或很難實(shí)現(xiàn)的建筑設(shè)計(jì)中的多維度曲面等等，也就是說(shuō)，3D打印技術(shù)能夠更加完美的還原建筑師的最初設(shè)計(jì)，可以無(wú)視建筑的建造難度。讓設(shè)計(jì)師可以更自由的發(fā)揮設(shè)計(jì)思維，而不需要更多的去考慮結(jié)果與建筑施工的可行性。

3.2 建造速度快，節(jié)約成本

傳統(tǒng)建筑是個(gè)龐大的工程，需要耗費(fèi)大量的人力物力，還要考慮因?yàn)閺?qiáng)工程量和長(zhǎng)工程周期而導(dǎo)致的人力問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題等等，那么分形建筑因?yàn)槠鋸?fù)雜性提升，難度加大，如果采用傳統(tǒng)建筑方式，那么人力成本將會(huì)比傳統(tǒng)建筑增加多倍。但3D打印技術(shù)在建筑建造中的應(yīng)用后，可以比傳統(tǒng)建造技術(shù)快上10倍甚至10倍以上，這就可以大幅度降低建筑工程，減少人力開(kāi)支，節(jié)約成本，提升建筑生產(chǎn)效率。再加上3D打印技術(shù)中不需要使用模板，不需要建筑者與設(shè)計(jì)師的反復(fù)溝通，也是節(jié)約時(shí)間成本和人力成本的其中一項(xiàng)。

3.3 提升建筑環(huán)保性能

3D打印技術(shù)在分形建筑中的應(yīng)用，可以高效利用材料，減少建筑垃圾，在滿(mǎn)足建筑環(huán)保節(jié)能的基礎(chǔ)上大大提升建筑物的使用壽命，綜合經(jīng)濟(jì)性高。

4、總結(jié)語(yǔ)

我國(guó)首座3D打印橋已經(jīng)有媒體報(bào)道出預(yù)計(jì)不久就要投用，其建造時(shí)間只花費(fèi)35天，使用強(qiáng)度可以達(dá)到30年。此橋是樹(shù)脂材料通過(guò)3D打印技術(shù)一次性成型，具有復(fù)雜的多維度曲面，因?yàn)樵牧蟽r(jià)格降低和工藝的成熟，其成本相對(duì)較低。這也標(biāo)志著3D打印技術(shù)在建筑業(yè)中的應(yīng)用會(huì)更加火熱，3D打印建筑物的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力也會(huì)越來(lái)越強(qiáng)。雖然當(dāng)前3D打印技術(shù)還不能夠“一次性”建造大體積的建筑物，但筆者相信，隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展和打印材料的更新，未來(lái)3D打印技術(shù)在建筑業(yè)中終將掀起數(shù)字化革命。因?yàn)槠浼夹g(shù)的高度還原性可以讓建筑師突破原有的理念和限制，創(chuàng)造出更具動(dòng)態(tài)化的分形建筑。