Будущее 3D-печати для создания архитектурных моделей

by dmitry / Четвер, 19 Березня 2020 / Published in Статьи о макетах

Как и многие другие технологические достижения, 3D-печать медленно завоевывает признание. Быстрые и увлекательные разработки в этой удивительной технологии заставляют всех и каждого отрасли слушать и обращать внимание на 3D-печать. Архитектура – это область, в которой 3D-печать занимает много заголовков и будет продолжать развиваться в ближайшие годы. В этом выпуске мы рассмотрим, что может ждать нас в будущем. Также обсудим на текущие ограничения 3D-печати в строительной отрасли.

Что вы узнаете из этого руководства

Сейчас 3D-печатные здания находятся в очень экспериментальной стадии. Прочитав это руководство, вы узнаете о новейших технологиях, материалах и испытаниях в этой захватывающей области строительства. Вы увидите, как 3D-печать будет играть будущую роль в творческом строительстве, не только в домах, но и в целых районах городов. Вы поймете, как дешево и быстро создавать цифровые 3D модели и создавать новые детали. В конце этого руководства вы будите лучше понимать, как архитекторы проектируют и разрабатывают трехмерные строительные конструкции.

Начало 3D печати

Прежде чем мы перейдем к 3D-печати и архитектуре, давайте вернемся назад, чтобы посмотреть, как появилась эта технология. 1976 год – время, когда был создан первый струйный принтер. Архитектурные 3D-принтеры похожи на струйные устройства в том, что им обоим нужны файлы данных для печати. Для 3D-печати распространенными универсальными типами файлов являются VRML и STL. Обычные струйные принтеры получают инструкции из различных типов текстовых файлов, таких как .docx, .odt, .txt и т.д. Также вы можете печатать из других форматов файлов из популярных офисных пакетов, таких как Microsoft.

Хорошо, теперь перенесемся в 1984 год. В этом году ученые и инженеры начали экспериментировать с печатными материалами, отличными от чернил, и именно так появилась 3D-печать. Несмотря на эту революцию в технологии 3D-печати, широкой публике понадобится около 30 лет, чтобы проявить реальный интерес к этой технологии.

Познакомьтесь с отцом 3D-печати

Мы можем приписать технологию 3D-печати американскому инженеру и соучредителю 3D-систем Чаку (Чарльзу) Халлу. Он изобрел первый процесс печати, который можно было использовать для создания реального физического 3D-объекта из файла цифровых данных. Он назвал этот процесс стереолитографией. В одном из интервью Халл признает, насколько он был удивлен мастерством и потенциалом своего открытия. И поскольку люди все еще были поражены трехмерной печатью в начальном состоянии, лишь немногие могли представить, к чему она приведет.

В настоящее время все отрасли используют эту технологию для создания 3D-моделей из цифровых файлов. Прелесть этого в том, что пользователи могут полностью протестировать конкретный дизайн или модель, прежде чем решиться инвестировать в более крупные производственные проекты и программы. С развитием технологий и падением цен, он даже находит дорогу в дома, школы и библиотеки.

В целом 3D-принтеры мало чем отличаются от струйных принтеров. Основное отличие состоит в том, что они наносят различные типы материалов в последовательных слоях. Струйные принтеры выдавливают только один слой обычных чернил.

Преимущества 3D-печати в архитектуре и моделировании

Архитектура часто включает в себя сложные проекты впечатляющих сооружений, и мы видим и используемся большинством этих зданий в повседневной жизни. Многие проекты иллюстрируют художественную интерпретацию, которая отражает стиль и работу архитектора. На стороне клиента или потенциального клиента плоские 2D-чертежи мало что говорят о том, как будет выглядеть конечный проект. По этой причине архитекторы используют идеи художников и 3D-модели для иллюстрации своих творений. В прошлом это была долгая и утомительная работа. Часто проект приходилось возвращать на чертежную доску даже для нескольких проверок и правок. Сегодня весь этот процесс намного проще, дешевле и быстрее. Все это благодаря развитию технологий 3D-печати.

Как и все новые технологии, ранние идеи, продукты и устройства всегда дороги. Концепция 3D-печати ничем не отличалась в этом отношении. Как только были признаны другие практические применения и будущий потенциал технологии 3D-печати, все начало меняться. Внезапно крупные и хорошо оснащенные компании начали в нее инвестировать. Поэтому, новые инновации часто преобладают. Продукты начинают улучшаться, и цены начинают падать. Мы можем с уверенностью сказать, что 3D-печать закрепилась в архитектуре и моделировании, но мы даже не начали видеть ее полный потенциал в создании 3D-архитектурных моделей.

Видеть значит верить

Клиенты предпочитают видеть идею архитектора, а не слышать о ней. Это сегодня возможно, потому что 3D-печать может быстро производить масштабные модели. Это означает, что архитекторы могут создавать надежные сложные модели непосредственно из файлов данных САПР. Это не грубые модели. У нас есть удивительные, плавные, детализированные архитектурные прототипы, которые 3D-принтер может сделать с использованием различных материалов.

Время деньги

Сколько времени потребуется для создания 3D-модели с нуля, зависит от размера, масштаба и сложности дизайна. Одно можно сказать наверняка, а это означает, что использование технологии 3D-печати займет намного меньше времени. Чтобы дать вам представление, давайте возьмем модель, с которой обычно работают два человека два полных месяца. С технологией 3D печати, один человек, вероятно, сможет сделать то же самое за несколько часов. Нетрудно найти многочисленные тематические исследования, которые демонстрируют улучшенное качество и экономию времени при использовании 3D-печати для архитектурных проектов.

Итак, вот три основных преимущества 3D-печати для архитекторов в Украине:

Подробные 3D-печатные модели помогают клиентам лучше визуализировать конечные проекты
Сокращают время (часы и дни) для создания моделей
Со временем архитекторы могут создать библиотеку многоразовых 3D-проектов.

К счастью, в последнее время 3D-печать дала архитекторам действительно положительный импульс. Это не только помогает им улучшить качество своих проектов, но также сокращает время, необходимое для создания архитектурных моделей. Это выгодно всем участникам – архитекторам и заказчикам. Если бы на этом остановились 3D-дизайн и печатные модели, это было бы впечатляющим достижением в мире архитектуры. Однако, как и в случае со всеми появляющимися технологиями, многие люди планировали гораздо более масштабные вещи для использования 3D-печати.

3D печатные городские сооружения

Вам может быть интересно, какие другие области архитектуры могут выиграть от 3D-печати после процесса проектирования. Как насчет 3D-печати реальных зданий и других городских сооружений, а также 3D-моделей? Это может звучать нереально, но это не так. Фактически, первый в мире 3D-печатный пешеходный мост был недавно открыт в Мадриде, Испания. Архитекторы использовали микроармированный бетон в качестве материала для печати структуры. Этот впечатляющий маленький пешеходный мост длиной всего 12 м и шириной 1,75 м простирается над небольшим ручьем в парке Кастилья-Ла-Манча. И, как всегда вначале, вы можете гарантировать, что по мере совершенствования опыта и технологий последуют более важные вещи.

Экологичный способ построить

3D-печать, используемая в архитектуре, также может быть более экологичным решением для современного строительства. Давайте возьмем 3D-мост выше, чтобы проиллюстрировать этот момент:

Дизайн позволил оптимально распределить материалы для 3D-печати.
Отходы сведены к минимуму благодаря интеллектуальной переработке сырья
Материал, использованный во время строительства, использовался только там, где это было необходимо
Процесс печати позволил полную свободу формы
Окончательный проект показал максимальные структурные характеристики

Мост был небольшим проектом, но от планирования до строительства потребовалось 18 месяцев. Тем не менее, это был большой шаг вперед в 3D-архитектуре. Хотя в разработке находятся и другие подобные проекты, Мадридский 3D-печатный мост был первым в своем роде.

Путь к 3D печатной архитектуре

Мы видели 3D-печатный мост, и теперь вам может быть интересно, что будет дальше. Технология 3D-типографий, например, в реальных домах, где люди могут жить, уже в процессе разработки. Австралийские исследователи считают, что это принесет много уникальных преимуществ рынкам недвижимости по всему миру. Эти преимущества приведут к тому, что здания будут строиться быстрее и дешевле в производстве. Там все еще много экспериментов со строительными конструкциями, но это только вопрос времени.

Например, шведская компания недавно напечатала целый бетонный дом за 10 000 долларов.

Вот несколько примеров использования реальных 3D-проектов и архитектурных проектов рендеринга:

2D-3D поэтажные планы
3D моделирование продукта
3D архитектурное моделирование
3D рендеринг архитектуры
3D рендеринг с высоты птичьего полета
3D дизайн высоты
3D дизайн экстерьера
3D дизайн интерьера
3D арка
Ландшафтный дизайн
Другие

Материалы, используемые в архитектуре 3D печати

Университет Нового Южного Уэльса в Австралии активно исследует возможности 3D-печати в строительной отрасли. У выдающегося профессора М. Хэнка Хейслера есть команда, которая занимается практическим использованием двух распространенных материалов для 3D-печати:

Полимолочная кислота (PLA)
Ацилонитрил-бутадиен-стирол (ABS)

Это исследование касается 3D-печати крупных компонентов из ABS или PLA. Ни один из этих материалов сам по себе не является структурно прочным, поэтому использование углеродного волокна является решением. Использование легких углеродных волокон придает каждому из этих материалов прочность стали. Должна быть возможность собрать эти детали за пределами строительной площадки и при необходимости доставить их на место. Кроме того, исследовательская группа исследует печать 3D-деталей на месте и, при необходимости, использование глины и бетонных материалов.

Снижение расходов на жилье и другие строительные работы

Поскольку использование 3D-печати еще не нашло широкого применения в архитектурных решениях в Киеве или Харькове, определить их число сложно. Тем не менее, профессор М. Хэнк Хейслер не сомневается в том, что снижение затрат в строительной отрасли будет большим преимуществом в будущем. Он даже осмеливается прогнозировать, что технологии 3D-печати будут составлять лишь около трети текущих затрат на стандартные строительные проекты. Это большая разница. Это также означает, что архитекторы и строители быстрее готовятся к новым проектам и быстрее строят квартиры и другие строения. Долгосрочный вклад, который это может внести в решение нынешнего глобального кризиса в сфере недвижимости, ошеломляет.

3D-типографии выглядят совсем иначе, чем обычные конструкции, с которыми мы знакомы. И как со всеми новыми дизайнами и технологиями, будут те, кто любит их и те, кто думает, что они ужасны. Это факт жизни, что мало кто хочет первым сделать большие изменения. Неважно, насколько дешев 3D-дом, если люди действительно захотят в нем жить. Пока это ничего не значит, но это, безусловно, пища для размышлений, когда появляются первые крупные проекты. Однако, учитывая высокие в настоящее время расходы на жилье, маловероятно, что будет дефицит клиентов, желающих инвестировать в более дешевые квартиры.

Еще неизвестно, окажется ли 3D-печать выходом из этого кризиса, но она имеет шансы. Одна из самых больших неудач на момент написания этой статьи – отсутствие правовой основы для 3D-печатных зданий. В большинстве стран новые строительные технологии и материалы еще не утверждены, и это может занять некоторое время.

Больше, чем просто жизнь

Хотя городская жизнь имеет большое значение, 3D-архитектура предлагает больше, чем будущее 3D-типографий. Если это строение, есть большая вероятность, что у нее будет будущее в 3D-печати. Однако в настоящее время существует множество задач, которые 3D-печать может решить в архитектурных проектов.

Модели ранней фазы: концептуальные модели быстры и просты в изготовлении. Когда у вас есть модель, вы можете начать говорить с клиентами и потенциальными клиентами. Это экономит время и деньги, снижает риск дорогостоящих ошибок и ускоряет весь процесс проектирования.

Городское планирование: теперь архитекторы могут напечатать модель всего города в 3D. Этого можно достичь всего за несколько часов с помощью правильного оборудования и правильных материалов для печати.

Варианты модели: иногда полезно напечатать некоторые варианты одних и тех же или похожих моделей. Это недорогой способ помочь архитекторам быстрее и с меньшими усилиями добраться до окончательного проекта.

Подытожим

Архитекторы во всем мире в настоящее время говорят, что 3D-печать оказывает существенное влияние на архитектурный дизайн. Нет сомнений, что это кардинально улучшает производство архитектурных макетов. Это приводит к более осмысленному общению с клиентами. Только эти вещи помогут обеспечить больше проектов в будущем. Реальные 3D-печатные структуры в настоящее время находятся в начальном состоянии. Тем не менее, большинство согласны с тем, что именно об этой области мы услышим много новостей в ближайшем будущем. По мере развития технологий все еще необходимо преодолеть нормативные барьеры, прежде чем 3D-печатные здания станут обычным явлением.