用于可持續(xù)架構(gòu)的 3D 打印：建筑中的零浪費(fèi)，但形狀完美、快速高效

3D 打印技術(shù)使建筑行業(yè)更容易適應(yīng)不斷變化的條件。AI 表項(xiàng)目是一個(gè)真正的符號(hào)。原材料價(jià)格上漲、供應(yīng)鏈脆弱、時(shí)間壓力加大以及環(huán)保意識(shí)最大：

建筑業(yè)正面臨著各種層面不斷變化的條件。盡管這個(gè)行業(yè)的工作流程數(shù)字化正在推進(jìn)，但迄今為止，它更注重規(guī)劃和管理任務(wù)，而不是從設(shè)計(jì)到實(shí)際結(jié)構(gòu)元素的端到端數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)流程。先進(jìn)的 3D 打印為面向未來(lái)的建筑項(xiàng)目奠定了必要的基礎(chǔ)。

事實(shí)上，這些分支桌腿背后的理念不僅基于人類的創(chuàng)造性思維，還基于歐特克Fusion 360軟件的人工智能功能，結(jié)合了強(qiáng)大的3D打印技術(shù)和傳統(tǒng)的金屬鑄造。這個(gè)想法誕生于新加坡建筑智能研究實(shí)驗(yàn)室（AIRLAB），這是新加坡理工大學(xué)的設(shè)計(jì)研究實(shí)驗(yàn)室，在那里討論了在使用最少材料的同時(shí)可靠地吸收桌面結(jié)構(gòu)力的想法。選擇的材料變成了青銅。因此，由聚甲基甲基酸酯（短PMMA）制成的正圖案被3D打印出來(lái)，然后由德國(guó)著名的藝術(shù)鑄造廠Strassacker將圖案轉(zhuǎn)換成鑄件。為了鑄造零件，鑄造廠將 PMMA 圖案塑造成符合高精度規(guī)格的陶瓷外殼。和最終產(chǎn)品可能出現(xiàn)的纖維一樣，在穩(wěn)定性方面，這些表腿完全等于堅(jiān)固的構(gòu)造。由于人工智能輔助設(shè)計(jì)和印刷鑄造，材料投入顯著減少，從而產(chǎn)生了差異。

纖維家具設(shè)計(jì)作為 3D 打印建筑元素的榜樣

在來(lái)自西班牙的建筑學(xué)教授卡洛斯·巴翁和來(lái)自阿根廷的費(fèi)利克斯·拉斯帕爾的指導(dǎo)下，AIRLAB致力于通過(guò)技術(shù)支持和盡量減少原材料的使用來(lái)實(shí)現(xiàn)高性能建筑。重點(diǎn)是數(shù)字設(shè)計(jì)和制造方法，如結(jié)構(gòu)優(yōu)化和 3D 打印，Baón 和 Raspall 希望在其中牢固樹(shù)立建筑世界中的可持續(xù)性理念。表腿是在voxeljet的支持下創(chuàng)建的，它為各種類型和尺寸的設(shè)計(jì)和建設(shè)項(xiàng)目形成了藍(lán)圖。

"3D 打印為我們提供了從數(shù)字優(yōu)化結(jié)構(gòu)中創(chuàng)造真實(shí)產(chǎn)品的機(jī)會(huì)，而這種結(jié)構(gòu)很難常規(guī)制造。"

Carlos Ba?ón, Co-Founder and Director - AIRLAB – Singapore

“3D 打印讓我們有機(jī)會(huì)從數(shù)字優(yōu)化結(jié)構(gòu)中創(chuàng)造真正的產(chǎn)品，”Carlos Baón 解釋道。”在傳統(tǒng)制造工藝中，不可能根據(jù)軟件在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、重量減輕和高性能方面產(chǎn)生的值創(chuàng)建真實(shí)可用的組件。另一方面，憑借先進(jìn)的 3D 打印技術(shù)，這很容易實(shí)現(xiàn)。Felix Raspall 補(bǔ)充道：”在建筑中，設(shè)計(jì)過(guò)程傳統(tǒng)上從概念草圖開(kāi)始，然后導(dǎo)致一個(gè)技術(shù)含量很高的項(xiàng)目，最終進(jìn)入生產(chǎn)階段。通過(guò)將算法融入設(shè)計(jì)階段，將 3D 打印融入制造階段，我們開(kāi)辟了完全不同的創(chuàng)意維度，具有新的形式和材料自由度水平。

"3D 打印為建筑世界帶來(lái)可持續(xù)性"

對(duì)于建筑師和AIRLAB聯(lián)合創(chuàng)始人卡洛斯·巴翁來(lái)說(shuō)，有一件事是肯定的：”可持續(xù)發(fā)展是本世紀(jì)最緊迫的挑戰(zhàn)，建筑業(yè)在這方面起著重要而重要的作用——僅僅是因?yàn)樗囊?guī)模和產(chǎn)品壽命。研究人員將印刷鑄件作為傳統(tǒng)制造工藝的替代品，認(rèn)為將與生產(chǎn)相關(guān)的能源消耗降低到4%至21%的潛力，最大的影響來(lái)自對(duì)原材料運(yùn)輸需求的大幅減少。好像這還不夠，F(xiàn)elix Raspall 還看到 3D 打印為建筑界帶來(lái)了前所未有的精度：”3D 打印在醫(yī)療技術(shù)或航空航天等領(lǐng)域尤其受歡迎，因?yàn)槟抢镄枰缓撩追謹(jǐn)?shù)的最高精度。在建筑學(xué)中，這種適應(yīng)性迄今很少重要，但在未來(lái)，3D 打印中可實(shí)現(xiàn)的結(jié)果可能會(huì)帶來(lái)難以想象的新設(shè)計(jì)。

3D gedrucktes PMMA-Modell für Feinguss von Tischbeinen

3D gedruckte Modelle von voxeljet für Kustfeinguss

現(xiàn)在：想大點(diǎn)！

AI 桌項(xiàng)目是一個(gè)家具項(xiàng)目。雖然腿部的尺度使得它們不適合最直接的金屬打印技術(shù)，但表的實(shí)際意義和代表什么可以很好地縮放。建筑的可持續(xù)性更高。”AI 表具有功能設(shè)計(jì)，能夠傳輸所需的負(fù)載。這是一個(gè)示范，設(shè)計(jì)，優(yōu)化和制造技術(shù)可以投入到創(chuàng)造性的行動(dòng)。”從當(dāng)前的趨勢(shì)（如人口結(jié)構(gòu)變化）來(lái)看，我們需要?jiǎng)?chuàng)造性的行動(dòng)來(lái)克服未來(lái)的挑戰(zhàn)。在 AIRLAB，我們研究數(shù)字技術(shù)，通過(guò)實(shí)施結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)材料使用減少到必要用途的設(shè)計(jì)?？v觀整個(gè)建筑，有很多機(jī)會(huì)挑戰(zhàn)當(dāng)前建筑范式的統(tǒng)治。

將來(lái)，3D 打印中可實(shí)現(xiàn)的結(jié)果可能會(huì)帶來(lái)難以想象的新設(shè)計(jì)。

費(fèi)利克斯·拉斯帕爾，聯(lián)合創(chuàng)始人兼董事 - AIRLAB – 智利

例如，3D 打印元素已在各種建筑工地上證明其實(shí)用性。在傳統(tǒng)建筑中，近 80% 的材料用于天花板結(jié)構(gòu)。通過(guò)將人工智能軟件、3D砂印和混凝土鑄造相結(jié)合，這種材料消耗也可以非常有效地針對(duì)。還有很多改進(jìn)的余地，這正是卡洛斯·巴恩和費(fèi)利克斯·拉斯帕爾想要的。兩位建筑學(xué)教授在工作過(guò)程中已經(jīng)嘗試了多種3D打印技術(shù)，他們首先接觸了voxeljet開(kāi)發(fā)的為AI表項(xiàng)目生產(chǎn)投資鑄造模型的過(guò)程?，F(xiàn)在，他們已經(jīng)在進(jìn)行下一個(gè)項(xiàng)目，這與拋光青銅沒(méi)有多大關(guān)系，而是與固體混凝土鑄造有關(guān)。