基于3D打印的建筑模型设计

基于3D打印的建筑模型设计

摘要

随着经济水平的不断发展,人民的需求逐渐从物质层面上升到精神层面。建筑模型体现了人们对空间与建筑以及平面与立体之间的感受，同时造型所带来的独热视觉与空间体验。为大家带来审美上的愉悦。一个空间里是由很多空间元素构成的，准确地掌握这些元素的特点和优势，就可以进行美观又合理的搭配。通过不断地去优化建筑的结构、形态和布局，都能有效的去提升建筑的美观和实用，充分的体现空间的利用率。

本论文以3D打印为基础，了解3D打印在建筑领域的作用，对3D打印的原理、优缺点、材料以及真实案例进行了解、研究。寻找现代建筑模型，对其了解，用三维建模软件进行设计与建模，并对其选择相应的材料，用3D打印得到实物并对模型展示，最后对3D打印模型进行了总结以及展望。

关键词：现代建筑；3D打印；设计；制作

第一章绪论………………………………………………………1

1.1课题的背景及意义…………………………………………………1

1.2课题的目的及意义…………………………………………………1

1.3课题研究现状………………………………………………………1

1.4研究目标与内容……………………………………………………2

1.5本章小结……………………………………………………………2

第二章 3D打印与三维建筑模型的研究…………………………3

2.13D打印技术的特点…………………………………………………3

2.23D打印技术的优缺点………………………………………………3

2.2.13D打印技术的优点………………………………………………3

2.2.23D打印技术的缺点………………………………………………3

2.33D打印对于三维建筑模型的表现…………………………………4

2.3.1增加三维模型的立体性…………………………………………4

2.3.2确定立体模型的精度和稳定性…………………………………4

2.3.3方便生成形成的不同模型与实现材料的组合…………………5

2.3.4降低组装成本，提高产品利润率………………………………5

2.4本章小结……………………………………………………………5

第三章 3D打印实物以及建筑物的调研…………………………6

3.13D打印实物…………………………………………………………6

3.1.13D打印人行天桥…………………………………………………6

3.1.2中国公寓楼………………………………………………………6

3.2建筑物的调研………………………………………………………7

3.3达·芬奇塔…………………………………………………………9

3.4本章小结……………………………………………………………9

第四章最终设计与实物…………………………………………10

4.1最终设计…………………………………………………………10

4.2最终建模效果图…………………………………………………11

4.3实物图……………………………………………………………12

4.4效果图……………………………………………………………14

第五章总结和展望……………………………………………15
5.1设计总结……………………………………………………………15
5.2对课题的展望………………………………………………………15
参考文献……………………………………………………………16

致谢…………………………………………………………………17

第一章绪论

1.1课题的背景及意义

随着经济的发展，人民的需求逐渐从吃饱穿暖，转移到精神生活当中。大众对建筑作品的要求日益提高。建筑作品不仅要具有良好的实用性、公共性，还需要在审美上给予人民群众以愉悦、独特的视觉体验。参数化设计与数字化建造是建筑设计行业中，设计与建造两个环节在信息时代的重大技术进步。

3D打印已经成为一种潮流，并开始广泛应用在设计领域，尤其是工业设计，数码产品开模等，可以在数小时内完成一个模具的打印，节约了很多产品从开发到投入到市场的时间。3D打印机可以用各种材料打印三维模型，是一种数字模型为基础，过去常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型。他的原理是：把数据和原材料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。打印出的产品，可以即时使用。3D打印，激光切割，各类机器人的制造工艺。数字化制造可以加工制造出传统工艺无法制造的构件，使得建筑设计的空间不断扩大。机器人木构，空间3D 打印，机械臂砌筑，大型曲面混凝土浇筑等全新的建筑建造方式开始出现并逐步成熟，形成一系列各具特色的建筑作品。参数化设计与数字化建造相互结合，体现了设计与建造技术的巨大进步。

1.2课题的目的及意义

产品造型上3D打印可以制作传统工艺难以制作的复杂造型，或者大大降低制作复杂造型的生产成本。建筑的复杂部件同样也可以使用3D打印方式低成本生产；制造工艺上，不断更新的3D打印技术，逐步提高了3D打印的打印精度，打印速度，逐渐逼近传统制造工艺的外形精度，提升表面质感；从制造材料上，3D打印作为前沿科技领域，世界各国众多的科研机构以及科技公司不断研究，开发创新新的3D打印材料，提升3D打印材料的结构性能，不断降低材料成本。

在建筑造型上，可以生成传统设计工具难以创作的造型，同时还具有多方案生成，易于调整等特点。随着信息技术的进步，以 Rhino、3Dmax、Maya 等为代表的三维设计软件，极大地降低了建筑设计的门槛。其中，通过参数化的方式生成、控制非线性造型，是最高效的设计。

1.3课题研究现状

3D打印技术在建筑行业的发展可分为2个方面，（1）再建筑设计阶段，主要是制作建筑模型和城市规划模型，大家已经开始使用3D打印机将虚拟中的三维设计模型直接打印为建筑模型，这种方法快速、环保、成本低、模型制作精美。（2）在建筑施工阶段，主要是利用3D打印技术建筑足尺建筑，就是利用机器人盖房子。在建筑施工领域，3D打印建筑技术的应用还处于探索阶段，国外在这方面开展了很多实践，国内在这方面也处于领先地位。

1.4研究目标与内容

以建筑物为目标，寻找有创意的或自己设计，进行三维建模，最终通过3D打印得出实物。通过基于3D 打印的建筑模型研究，我们可以开展3D打印这个技术在建造领域的一种新的应用方式，为以后3D打印在建造行业更深入的应用提供一定的基础。

1.5本章小结

本章分析课题的研究背景、目的、意义和研究现状，并提出了研究目标和内容，为此次设计做了一定的基础。

参考文献

[1] 王雪莹，3D打印技术与产业的发展及前景分析，中国高新技术企业，2012，3~5

[2] 王昊，浅谈3D打印技术及其发展趋势，中国科技博览，2015，387

[3] 郑涛，3D打印技术在工业设计专业教学中的应用，教育教学论坛，2016，225~226

[4] 刘勇利，3D打印对工业设计的促进作用分析，科技创新与应用，2014（29）

[5] 柳冠中，从中国工业设计的百年发展谈传统的继承与创新，设计艺术研究，2015，1~6

[6] 陈雪芳，孙春华，3D打印技术及其应用，苏州市职业大学学报，2018，18~25

[7] 吴晨，田银生，新工业建筑的先声，广州日报印务中心，世界建筑.，2002（01）