3D打印技術(shù)研究課題ppt課件

1、;.13D打印技術(shù)介紹;.201/技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展 “數(shù)字化建構(gòu)”“數(shù)字化建造”手工加工傳統(tǒng)材料機械操作傳統(tǒng)材料數(shù)控機械操作傳統(tǒng)材料數(shù)控機械操作多維性材料化學(xué)合成操作復(fù)合性材料;.3設(shè)計與建造工具變革所帶來的改變工具層面：從“手工”“傳統(tǒng)機械”“數(shù)控機械”操作對象：從“傳統(tǒng)材料”新三維成型技術(shù)下的“多維材料”新材料技術(shù)影響下的“復(fù)合材料”;.42008年威尼斯建筑雙年展，ROB 建造的“Structural Oscillations”裝置飛行機器人操作傳統(tǒng)的砌磚數(shù)控機械操作傳統(tǒng)材料;.52008年威尼斯建筑雙年展，ROB 建造的“Structural Oscillations”裝置;.6機

2、械操作多維材料The Sixth Order Michael HansmeyerSubdivided Columns (20102011);.7數(shù)控機械操作多維性材料Periscope: Foam Tower The 10Up! architecture competition;.8Periscope: Foam Tower The 10Up! architecture competition;.9化學(xué)合成操作復(fù)合性材料Radiolaria D-shape;.1002/ 國內(nèi)前沿研究團隊及其研究方向國內(nèi)前沿研究團隊及其研究方向徐衛(wèi)國/XWG工作室袁烽/高密度人居環(huán)境生態(tài)與節(jié)能教育部重點實驗室數(shù)

3、字設(shè)計研究中心宋剛/cnS建筑工作室穆威/華科優(yōu)建王振飛/HHD FUN;.11徐衛(wèi)國/XWG工作室-機械操作傳統(tǒng)材料XWG Office Interior 11/200403/2005數(shù)字化設(shè)計的理念開始代入整個設(shè)計從使用者流線、自然光線的利用、已有結(jié)構(gòu)條件以及周圍景觀等條件提取一系列現(xiàn)象因子進行分析，然后通過軟件進行形態(tài)生成。它以Rhino軟件生成三維立體模型，并以生成形態(tài)時的控制線作為結(jié)構(gòu)受力龍骨，施工時直接以控制線空間定位并搭建龍骨，然后在龍骨上進行表面施工，完成最終形體。但此時的建造手段依然是傳統(tǒng)的機械操作傳統(tǒng)材料進行建造。;.12徐衛(wèi)國/XWG工作室-機械操作傳統(tǒng)材料QINZHOU

4、_OFFICE_BUILDING廣西欽州欽廉辦公樓;.13袁烽-低技數(shù)字化建造Width Yard, Chengdu;.14袁烽-低技數(shù)字化建造J-Office & Silk Wall;.15袁烽-低技數(shù)字化建造Tea House in J-Office;.16袁烽-數(shù)控機械的探索“高技的嘗試”Robotic Brick Wall / Robotic Fabrication based on Structure Performance;.17袁烽-數(shù)控機械的探索“高技的嘗試”Spatial 6D Biomimetic Printing / Robotic Fabrication bas

5、ed on Structure Performance;.18袁烽-數(shù)控機械的探索“高技的嘗試”Autonomous Tectonic / Robotic Fabrication based on Structure Performance;.19宋剛/cnS建筑工作室2009香港深圳雙年展回顧展展臺;.20宋剛/cnS建筑工作室DONUT多納圈;.21宋剛/cnS建筑工作室華南理工27號樓一段曲墻;.22華科優(yōu)建（武漢）3D打印技術(shù)展示3D打印機，即快速成形技術(shù)的一種機器，它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)?，F(xiàn)行的3D打印技術(shù)主要

6、以兩種技術(shù)為主：熔積成型、激光燒結(jié)。熔積成型即熔融沉積快速成型（Fused Deposition Modeling, FDM），又叫熔絲沉積，它是將絲狀熱熔性材料加熱融化，通過帶有一個微細噴嘴的噴頭擠噴出來。熱熔材料融化后從噴嘴噴出，沉積在制作面板或者前一層已固化的材料上，溫度低于固化溫度后開始固化，通過材料的層層堆積形成最終成品。 FDM技術(shù)的桌面級3D打印機主要以ABS和PLA為材料，ABS強度較高，但是有毒性，制作時臭味嚴重，必須擁有良好通風(fēng)環(huán)境，此外熱收縮性較大，影響成品精度；PLA是一種生物可分解塑料，無毒性，環(huán)保，制作時幾乎無味，成品形變也較小，所以目前國外主流桌面級3D打印機均以

7、轉(zhuǎn)為使用PLA作為材料。;.23華科優(yōu)建（武漢）3D打印技術(shù)展示三維打印的設(shè)計過程是：先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，即 切片，從而指導(dǎo)打印機逐層打印。設(shè)計軟件和打印機之間協(xié)作的標準文件格式是STL文件格式。一個STL文件使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描產(chǎn)生的三維文件的掃描器，其生成的VRML或者WRL文件經(jīng)常被用作全彩打印的輸入文件。 打印機通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術(shù)的特點在于其幾乎可以造出任何

8、形狀的物品。;.24穆威/華科優(yōu)建（武漢）裝置：風(fēng)竹在設(shè)計過程中，我們結(jié)合膠合竹板的力學(xué)性能，采用切片法來獲得最終的構(gòu)造形態(tài)，同時精心設(shè)計切片的旋轉(zhuǎn)角度，讓形體在視線的運動中獲得動態(tài)的視覺效果。裝置的物理呈現(xiàn)有兩個機器過程：一是將原竹切片編織，熱壓形成工業(yè)化模數(shù)的板材；二是通過數(shù)控切割機將膠合竹板切割成設(shè)計需要的形狀。;.25 03/ 國際前沿研究團隊及其研究方向國際前沿研究團隊及其研究方向Greg Lynn FORM OfficeSynthesis Design+Architecture，USCContemporary Architecture PractiseICD/ITKE, Unive

9、rsity of StuttgartGSD, Harvard UniversityGerald D Hines College of Architecture， HoustonUniversity of Michigan， Matter Design StudioCITA, Royal Danish Academy of Fine Arts， School of ArchitectureElisava;.26Greg Lynn FORM Office從機械到合成物;.27ICD/ITKE Research Pavilion, University of Stuttgart計算設(shè)計中的材料整合I

10、CD/ITKE Research Pavilion 2010物理特征和材料特性可以在計算設(shè)計過程中進行編碼以材料為基礎(chǔ)，將材料系統(tǒng)理解為設(shè)計過程中的生成驅(qū)動器2010的研究展館中結(jié)構(gòu)完全基于膠合板的彈性彎曲行為通過大量物理實驗測量膠合板變形時的彈性彎曲并轉(zhuǎn)化為材料行為特性參數(shù)，輸入給計算機設(shè)計模型最后的生成和后續(xù)仿真都基于其特定的材料屬性;.28ICD/ITKE Research Pavilion, University of Stuttgart計算設(shè)計中的材料整合ICD/ITKE Research Pavilion 2010;.29ICD/ITKE Research Pavilion, Un

11、iversity of Stuttgart計算設(shè)計中的材料整合ICD/ITKE Research Pavilion 2011;.30ICD/ITKE Research Pavilion, University of Stuttgart計算設(shè)計中的材料整合ICD/ITKE Research Pavilion 2011;.31ICD/ITKE Research Pavilion, University of Stuttgart計算設(shè)計中的材料整合ICD/ITKE Research Pavilion 2012調(diào)查可能的仿生設(shè)計策略之間的相互關(guān)系和新穎的機器生產(chǎn)的過程項目選取了龍蝦的外骨骼為生物研究對

12、象龍蝦的角質(zhì)層是一種甲殼素纖維嵌入蛋白質(zhì)框架中的模式，纖維形成個體單向?qū)樱瑐€體單向?qū)訌?fù)合通過螺旋的形式復(fù)合在一起，由此產(chǎn)生各向同性的纖維結(jié)構(gòu)。將其特定的組合形式、纖維取向極框架模式應(yīng)用于機器人制造;.32ICD/ITKE Research Pavilion, University of Stuttgart計算設(shè)計中的材料整合ICD/ITKE Research Pavilion 2012研究的機器人制造方式是： 放置在一個2米高的基座，達成整體工作跨度和高度為4米的工作框架，纖維放置在一個圓周運動驅(qū)動的機器人控制轉(zhuǎn)盤中，這個特定的設(shè)置使它能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)直徑約8.0米和3.5米高的不斷蜿蜒的超過30

13、公里的纖維粗紗。 關(guān)于蜿蜒運動的參數(shù)路徑數(shù)字幾何模型,機器人運動規(guī)劃包括外部軸的數(shù)學(xué)耦合,以及機器人控制的生成代碼本身可以實現(xiàn)在一個定制開發(fā)設(shè)計和制造集成環(huán)境。 盡管整個項目由相當(dāng)大的規(guī)模和廣度，整個展館的表皮重量不到320公斤，該項目探索了一種新的建筑發(fā)展的可能性和極其輕質(zhì)化和結(jié)構(gòu)有效化的形式。;.33ICD/ITKE Research Pavilion, University of Stuttgart計算設(shè)計中的材料整合ICD/ITKE Research Pavilion 2012;.34ICD/ITKE Research Pavilion, University of Stuttgart

14、計算設(shè)計中的材料整合ICD/ITKE Research Pavilion 2013-2014;.35ICD/ITKE Research Pavilion, University of Stuttgart計算設(shè)計中的材料整合ICD/ITKE Research Pavilion 2013-2014;.36ICD/ITKE Research Pavilion, University of Stuttgart計算設(shè)計中的材料整合ICD/ITKE Research Pavilion 2013-2014;.37CITA, Royal Danish Academy of Fine Arts, School

15、of Architecture材料的性能設(shè)計Lamella Flock(2010)Lamella Flock研究的是木頭創(chuàng)建自由結(jié)構(gòu)的新的可能性希望可以通過使用自由曲面構(gòu)造結(jié)構(gòu)直梁元素為此利用傳統(tǒng)的原則Zollinger薄板建設(shè)結(jié)合非標準化生產(chǎn)最后形成了這樣的約束循環(huán)回結(jié)構(gòu)幾何設(shè)置項目有助于未來使用木材作為為數(shù)不多的真正的可再生建筑材料物質(zhì)和當(dāng)代數(shù)字生產(chǎn)流程研究表明,復(fù)雜的木材結(jié)構(gòu)可以有效地使用短直梁制作和組裝，關(guān)鍵是傳統(tǒng)的木技術(shù)的結(jié)合與先進的計算方法;.38CITA, Royal Danish Academy of Fine Arts, School of Architecture材料的性能

16、設(shè)計Dermoid Australia (2013);.3904/3D打印技術(shù)打印技術(shù)輪廓工藝自由構(gòu)造快速原型制作打印建筑D-shape打印機;.40;.4105/國內(nèi)現(xiàn)有建造基礎(chǔ)國內(nèi)現(xiàn)有建造基礎(chǔ)E-GROW 恒豪國際工廠;.42E-Grow公司介紹;.43E-Grow產(chǎn)品介紹;.44E-Grow案例介紹廣州歌劇院室內(nèi)/ Interior: E-GRG;.45E-Grow案例介紹成都綠地銷售中心 /Exterior -3D Metal System;.4606/3D打印技術(shù)方向的借鑒與可行的研究方向打印技術(shù)方向的借鑒與可行的研究方向 基于國內(nèi)技術(shù)的研究方向向國際大趨勢看齊的未來可行的方向現(xiàn)有項

17、目的可行性探討;.47袁烽工作室的模式與借鑒從低技數(shù)字化建造高技數(shù)控建筑建造的邁進的成功模式以項目為基礎(chǔ)進行數(shù)字化設(shè)計，在2010-2013期間還處于以傳統(tǒng)機械及手工的手段去處理傳統(tǒng)材料的方式來實現(xiàn)數(shù)字化的設(shè)計。通過傳統(tǒng)的方式關(guān)注數(shù)字化設(shè)計在中國的可行性。從2011開始，通過舉辦“數(shù)字未來”暑期設(shè)計工作營，通過教學(xué)和學(xué)術(shù)活動的方式，與國際交流合作。2014年以“基于結(jié)構(gòu)性能的機器人建造”為主題，對機器人磚構(gòu)、機器人木構(gòu)、機器人仿生結(jié)構(gòu)打印等機器人建造進行研究與探討。通過教學(xué)的方式吸收國際的先進技術(shù)并進行實踐。;.48穆威的模式與借鑒從HHA事務(wù)所的研究對華科優(yōu)建的資源利用的成功模式以裝置的研究與建造為基礎(chǔ)對數(shù)字化設(shè)計進行研究并實施，通過對“裝置：赤裸花園”的設(shè)計對水刀機器人進行嘗試，通過對“裝置：舞蹈之樹”的設(shè)計對足尺掃描儀及數(shù)控切割機進行嘗試，通過對“裝置：風(fēng)竹”對數(shù)控切割機進行嘗試的同時研究膠合竹板的力學(xué)性能。通過一些裝飾藝術(shù)的設(shè)計與嘗試去實施，從而探討3D打印技術(shù)的使用。而后加入華科優(yōu)建并成立武漢總部，通過對公司資源的利用，引入3D打印機，并開始對三維打印的研究，現(xiàn)處于三維打印研究的初期，主要是對一些