大型建筑模型3D打印技术,视觉效果媲美铸铝件

2022 年 06 月 30 日

         建筑模型是建筑设计及都市规划方案中,不可缺少的审查项目。建筑及环境艺术模型介于平面图纸与实际立体空间之间,它把两者有机的联系在一起,是一种三维的立体模式,建筑模型有助于设计创作的推敲,可以直观地体现设计意图,弥补图纸在表现上的局限性。建筑模型既是设计师设计过程的一部分,同时也属于设计的一种表现形式,在建筑设计领域被广泛应用。

       3D打印技术能够减少建筑模型制作所需的人力和时间,并创造出带有精确细节的模型作品,将设计师的理念精准的传达给客户。PLA、ABS、PA、光固化光敏树脂等塑料材料是业界较为熟悉的建筑模型常用3D打印材料。除此之外,基于粘结剂喷射的砂模3D打印技术,在大型轻量化建筑结构模型快速制造领域展露头角,并呈现出可媲美铸铝件的视觉效果。本期,将分享的正是一个通过voxeljet-维捷砂模3D打印技术所呈现出来的大型精美建筑模型应用案例。

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上图中的建筑外立面3D打印模型所呈现的是德国SL Rasch建筑公司的设计。这家建筑企业专注于设计与建造轻型建筑和特殊结构。

        建筑模型的作用是检查执行细节和验证可施工性,同时也为客户提供了详细的设计理念与方案。SL Rasch出于对模型的呈现效果、交付时间与交付成本的综合考量,选择采用voxeljet-维捷的粘结剂喷射砂模3D打印技术,作为模型的制造技术。

Voxeljet_2由于采用了砂模3D打印技术,倒钩和锐边内倒角的设计得以实现,设计师不再受到限制。夹持连接器等集成连接元件也可以通过3D打印制造出来。

更高设计自由度

       从模型的呈现效果来看,SL Rasch的设计师之所以选择voxeljet-维捷砂模3D打印技术,是因为其表面加工后的效果与最终所需的铝铸件最为相近。此外,增材制造-3D打印在所需模型元素的尺寸上性价比最佳。这一3D打印技术还能够呈现出倒钩或锐边内倒角,这为设计师在模型布局中的设计自由度得到提升。

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voxeljet-维捷VX4000砂型3D打印系统正在逐层打印硅砂材料。

这些优势得益于逐层打印的增材制造方式。增材制造系统软件将建模结构的CAD模型以数字方式切割成数千层(即“切片”),然后在全自动工作流程中逐层打印。

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VX4000砂型3D打印系统构建体积为4 x 2 x 1米。

       在此过程中,3D打印设备中的的硅砂材料被以150到300微米细层的形式涂覆在构建平台之上。然后,一个可在构建平台上移动的高性能打印头将粘合剂涂抹在粉末床上。这种方法选择性地将材料粘合在一起,然后将构建平台降低一层厚度,再次施加粉末和粘合剂。重复此过程,直到所需建筑模型打印完成。最后通过手工,清除未打印的材料并拆出已完成的建筑模型组件。

更高的时间与成本效益

      除了实现更高的建筑设计自由度,SL Rasch在选择voxeljet-维捷砂型3D打印技术时还考虑了交付时间与成本。对于SL Rasch来说,3D打印的一种替代方案是使用5轴数控铣床铣削模型。但在某些情况下,增材制造和减材制造方法之间价格差异巨大。比如说本案例中的建筑物立柱的模型制造项目,如果使用铣床进行生产成本将会增加10倍左右。并且,通过选择3D打印,SL Rasch GmbH还可以节省相当的交付时间。根据一家铣削公司的比较报价,铣削模型需要40个工作日才能交付组件,而3D打印模型可以在短短10天内交付。这对建筑项目来说是一个很大的优势,可以尽早协调设计和计划,验证相关属性,从而避免施工计划和进度延误的风险。

Voxeljet_5经过后处理的3D打印建筑模型。

      最终的立柱制造材料为铸铝材料。为了让3D打印模型看起来与最终的外观更加接近,用户对3D打印模型进行了后处理加工。经过多次打磨、渗透、密封、喷涂和雾化,最终的模型外观非常有说服力。这一设计也得到了建筑最终客户的批准,并投入了生产。

助力建筑设计理念转化为现实

增材制造-3D打印技术正逐渐在建筑行业站稳脚跟。voxeljet-维捷已多次为建筑领域提供3D打印解决方案。

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voxeljet-维捷砂模3D打印设备直接制造的复杂建筑真实比例模型。

       建筑领域应用3D打印技术并不是最终目的,3D打印是一种将设计转化为现实的实现手段。无论是本案例的建筑模型,还是制造复杂混凝土浇注模板这样的新兴应用,voxeljet-维捷正在通过3D打印技术,以快速、灵活的方式,助力建筑设计师将复杂、精美,并且传统制造方式难以实现的设计理念转变为现实。

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