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美国国家工程院(nae)上月公布了新晋院士名单。美国南加州大学工业与系统工程布洛克 .霍什内维斯教授(behrokh khoshnevis)因为对制造、建筑以及 3d 打印应用领域做出的突出贡献,成功入选为美国国家工程院(nae)院士。

院士是国家设立的科学技术方面的最高学术称号和终身荣誉。美国与中国一样,都设有国家科学院院士和国家工程院院士。美国工程院院士是授予那些在工程领域内从事研究、实践和教育并做出卓越贡献的学者的荣誉。院士队伍每年会增加新成员,美国新院士只能由现任院士内部提名,评选过程全程保密,候选人甚至在公布前都不知道自己被提名。(备注:美国没有对院士设定特定的标准,而是观察分析在某一领域所做出卓越贡献后,才能被提名评选,所以,这份荣誉实至名归)

图为 behrokh khoshnevis 教授发明时间节点与其他的发明

布洛克教授被称为世界 3d 建筑打印之父,他在 1997 年便提出用 3d 打印技术来制造建筑物的方案,并将该技术命名为 contourcrafting(轮廓成型工艺),用加载 3d 打印系统的大型机械装置直接打印建筑物。该技术在 2006 年被美国的 modern marvel 频道评为全美当年最佳 25 项发明之一。轮廓成型工艺也因此在美国的科技领域受到广泛的关注。谷歌公司的能源部门计划用轮廓成型工艺进行风力发电机的基建部分打印(除发电机模组和叶片外),这样就可以在交通不便的偏远地区建造风力发电站。美国太空总署(nasa)也资助轮廓成型技术的研发,计划将 nasa 的探月机器人 athlete 与contour crafting 技术进行结合,实现在外太空进行无人建造。除此之外,引人瞩目的超级高铁(hyperloop)项目也曾经将轮廓成型工艺作为超级高铁基础建设的备选方案。

轮廓成型工艺建造风力发电塔筒演示动图

轮廓成型工艺之所以受到众多科技巨头的青睐,是因为其由新颖想法与成熟技术的完美结合。通过计算机自动控制快速建造系统,只需要传统工艺20%的成本,就可以在非常短的时间内(如 24 小时),直接把计算机里设计好的建筑模型打印成实际的建筑物。

轮廓成型工艺是通过打印设备在建筑场地勾画出一个整体的轮廓、线条,然后逐层打印。通过设计图纸自动预留出门和窗户的位置,然后盖上第一层楼层板,并接着在楼层板上浇筑出第二层地面,最后完成屋顶、墙壁外部结构等细节部分。该工艺打印设备的结构方式采用龙门架式,在保证设备刚性的前提下大大降低设备成本,且便于拆装,操作安全方便。其运行方式使用轨道式,便于进行大面积建筑物打印,而且长度可通过导轨无限延伸。其采用heuristic算法优化喷头的移动路径,从而提升打印效率。

图为轮廓成型工艺打印演示动图

2017 年 7 月的钛媒体科技节,轮廓成型工艺进行了全球首次现场打印展示,此次展示充分体现了该项技术的特点。在 2 天时间内,只需极低的打印成本,就可打印出一座漂亮的城堡。在科技节举办期间,现场参展观众近距离的观看了 3d打印流程,并了解轮廓成型工艺的打印设备。

更有趣的是现场进行了寓意‘创造’与‘颠覆’的行为艺术 ——“砸掉城堡”活动,打印完成后邀请现场小朋友来给城堡进行上色,并邀请当时全球最火游戏“愤怒的小鸟”的创始人 peter 参与此次活动。

图为打印城堡

紧接着 2017 年 8 月在上海展览中心现场,轮廓成型工艺再一次惊艳亮相,用建筑 3d 打印机完美打印出一座长 4m、宽 2.3m、高 2.6m 同比例缩小的上海展览中心微模型,总耗时 15 小时。

图为上海展览中心建筑打印最终的成品

这么多现场的展览演示,轮廓成型工艺展示出了诸多的优势。那现阶段是否有实际的应用呢?答案是肯定的。

在2018 年 9 月中旬,有一个紧急的项目,在传统工艺束手无策的情况下,轮廓成型工艺脱颖而出,2 周时间内,就打印出了高 3 米,长 20 余米的城市新地标。该工艺淋漓尽致的发挥出了速度快、效率高、损耗少等特点。最终准时而又完美的呈现在公众的眼前。

这个项目正是绍兴市柯桥区高速口的一个地标建筑——“打造新时期国际纺织之都”宣传标语墙, 3d 建筑打印出来的富有艺术美感的建筑物,和周边的传统建筑小品形成了强烈的反差,此地标建成后,在当地媒体和互联网的报道下,一跃成为网红打卡点,周围居民,纷纷拍照分享!

“打造新时期国际纺织之都”宣传标语墙,其设计来源颇有说法:绍兴是一座有古色古香的历史名城,也有水乡之称,其中石拱桥、乌毡帽、黄酒坛都是耳熟能详的标志物,代表着历史文化的烙印。而3d打印,正好是这几年科技发展的一个产物,代表着时代的发展和变革。把历史和科技两者融合贯通,最终完美的呈现出这一颠覆性的建筑物。

图为柯桥高速路口地标

布洛克教授来到绍兴,并在地标前和参与此次项目的人员合影留念。他对这个打印成果也赞叹不已。

图为教授与地标打印人员合影

值得一提的是,为柯桥高速路口项目进行 3d 建筑打印的迅实科技公司创始人-张靖,其博士导师正是南加州大学工业系统的布洛克教授。

张靖博士在 2013 年创立了迅实科技,是一家专业从事3d打印产业研发、制造、销售及服务的高新技术企业,在3d打印领域拥有 100 多项国内外专利。

图为教授与张博士合影

在建筑领域,轮廓成型工艺拥有超前的技术理念,突破常规的建筑结构,打造了建筑行业的新格局,未来拥有不可估量的发展空间。

迅实科技从美国 contourcrafting 公司引进最正统的轮廓成型工艺,正走在 3d 建筑打印的领头位置,同时一直在不断的突破和发展。目前已经逐步与政府、高校等多个单位进行各类公共性建筑打印项目(建筑小品)的合作,若您有兴趣,或者是刚好需要 3d 建筑打印,不妨可以多多了解。

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