【摘要】随着信息技术的不断发展和进步，一种新型的计算机图形分析和数据化控制制造技术——3D打印技术应运而生，它在设计行业有着广泛的作用。在建筑行业的应用更是功不可没，为建筑师设计和建造动态、复杂的形式提供了空前强大的技术手段，已经对世界建筑设计产生了革命性影响。本文结合3D打印技术的发展现状、在建筑设计模型应用中的优势，以及应该如何应用等问题展开讨论，以其促进3D打印技术在建筑设计模型方面的真正实践和运用。
【关键词】3D打印；建筑设计；模型；应用研究
1、3D打印技术简述以及应用
在20多年前，已经有人研究3D打印技术了。随着信息技术的发展和科学技术的飞速进步，3D打印技术越来越受到关注，并且成为了一个新的热点和科技名词。这主要是因为3D打印技术经过不断的升级和发展，已经能够达到了“想打印什么就打印什么”的程度，并且真正的实现了从规模性生产制造业向个体制造业的转变，这是技术进步史上的重要进步，所以3D打印技术具有无限的发展潜力。
那么究竟什么是3D打印技术呢？它有怎样的发展历程和特征呢？这项被称之为是“能够改变世界的技术”，又被称为增材制造。3D打印技术是美国第三次工业技术革命的产物，属于一种制造技术。这种打印技术是不同于传统的制造技术的。传统的制造技术需要将制造材料放在固定的容器中进行浇筑而后产生产品，从中国文化中传统的石器时代已经开始了，经过青铜时代包括到现在的纳米时代，这种传统的制造业一直延续这种制作方式。并且这种传统的制造方式有一个缺点，即浪费资源。但是3D打印技术能够借助技术的手段将资源进行最大程度的利用，不仅不浪费资源，而且节省了人力和物力。具体分析，3D打印技术就是对2D 打印技术的进一步发展，是在2D打印技术上的创新，是2D 打印沿着高度方向逐层叠加，形成一个立体的几何图形。作为一项新的技术看起来是复杂的，但是其具体操作并不是很难。一般分为三步来进行：其一是要有设计好的模型，在计算机相应的位置输入设计数据。其二是运用计算机对设计的3D数据模型进行扫描和识别，在指令的操作之下，形成许多个单层图像。最后一步是根据第二步中出现的多个单层图像，按照指令将每一层的材料叠加上去，形成立体和现实的物品。运用3D打印技术进行建筑模型设计时不仅可以减少制造的时间，同时也能降低成本，无论其需要涉及的构造是否复杂，3D打印的设计都可以较快的设计出来。由此可见，3D打印技术具有很大的发展潜力。
3D打印技术的应用范围比较广泛。无论是在设计方面，比如建筑设计和产品设计还是制造业方面，比如机械制造、模具制造等都有普遍的应用，并且取得了较好的效果。随着3D打印技术的进一部发展和升级，它将在更多方面发挥重要的作用。3D打印技术现在比较重要的应用是产品设计和建筑设计领域，下面就这两个方面进行分析。其一在产品设计方面，3D打印技术提供了一种产品开发的新方式。因为3D打印技术能够更加准确无误的反应你的设计想法，只要你有新的产品设计想法，它便能帮你进行实践，3D打印技术真正具有一种将理想和想法变成现实的魅力。其二在建筑设计领域的应用，3D打印技术主要是运用在大型场馆的主体设计层面，运用这项技术帮助设计建筑最初的模型，借助技术手段实现相关数量和效果的测量。3D打印技术设计的建筑模型不仅逼真，而且有利于节省人力和物力，降低生产的成本。
2、3D打印在建筑设计模型应用中的优势
2.1 使用3D打印技术，工作效率更高
在这样一个“时间就是金钱，效率就是生命”的年代，工作的效率是否高十分重要。而科学技术的进步正是提高工作效率的有效途径，3D打印技术作为区别和进步于2D打印技术的新型技术，不仅在建筑设计模型的运用方面提高了工作效率，在其他方面的利用，比如制造业、模具制作等方面同样具有较高的效率和较好的收益。
3D打印技术的这种能够提高工作效率的优势来自于它能够将所需的元素尽心最大限度的融合，使不同的设计者在设计团队中的作用发挥到最大。这也是区别于以往设计的不足之处所在。使用3D打印技术进行建筑设计模型的应用时，可以直接将建筑模型进行多种层面的操作，元素自动生成，无需在进行浪费时间的复制工作，这样可以使设计团队的成员直接进行意念上的合作与对接。在这样一个大数据时代，设计者可以利用电脑进行协同合作，而此时的3D图便成为了最有效的沟通的途径，这完全不同于以纸上谈兵为交流手段的2D图架构的工作流程。采用3D打印技术避免了传统的投影作图方法的使用，它可以更加方便和快捷的观察到模型的任何一个角落，这是通过转动电脑中的模型图或者是采用改变模型的观测点来实现的。通过电脑的指令可以在不同角度和不同方位以及不同距离来观看模型，并且借助模型的图层设计和图层控制，将一些暂时不用的系统和图层进行自动的隐藏和显现，以便更好的为眼前的图层服务和展开设计。所以3D打印技术能够将整个建筑模型设计掌握在手里。并且3D打印技术还有一个更大的好处时，如果在设计的过程中需要2D图，操作一定的指令便会立即展现出来，但是如果是只有2D设计技术，需要3D图时则设计不出来。2000 年悉尼奥运会的中央体育场方案设计全都是用电脑塑造3D 模型。不但如此，所有建筑师和工程师都是用电话、传真以及电子邮件的方式沟通，从来没有召开过面对面的会议。所有的团队成员面对的是单一的资讯来源--3D 模型，其结果是提升了工作效率，精简了团队。由此可见，使用3D打印技术进行建筑模型的设计，不仅工作效率更高，也能够收到更多的经济效益，想必这也是3D打印技术得到如此追捧的重要原因之一。
2.2 使用3D打印技术，完成绿色制造
笔者在上文的论述中已经谈到了3D打印技术的高效率，既能够节省人力、物力，而且能够降低生产的成本。真正实践一种“你能想到什么，就能给你设计出什么的”的神奇效果。但是有人会说这项技术虽然有很多的好处，并且能够带来工作效率的提高和经济效益的增加，但是它的使用费用是不是会很高呢？其实制造一个零件的成本虽然还是有些高，但是这样一项先进的技术必定能够得到人们广泛使用，不仅是在建筑领域，在其它领域也有很多好处，随着技术的发展、耗材的创新，3D打印技术的使用费用应该会降下来，以其发挥它更大的作用。
除此之外，使用3D打印技术，还能够完成一种绿色制造。所谓的“绿色制造”是针对传统的制造业来说的，众所周知，传统的制造业往往是浪费资源、破坏环境的。因为传统的制造业需要打造毛坯，而这样的一个打造毛坯的过程就需要准备更多的原料，这种原料远远超过多需要的数量，所以这些原料中有一大部分变成了废物被浪费掉。而且在传统制造业的生产过程中，一些产品需要高温的锻造方能使用和利用，而这些制品需要有一个固定的加工和高温的地点，往往所选的是高达的锅炉，一方面这种做法浪费资源，另一方面对环境造成了一定的污染。但是使用3D打印技术则完全可以避免这样的问题产生。使用3D打印技术进行建筑设计的模型应用，一方面可以避免浪费资源，降低消耗。另一方面，使用3D打印技术就不需要借助大锅炉那样的操作，直接按照电脑的指令进行图层的操作即可，所以能够保护环境，减少对环境的污染程度，真正的实现一种绿色制造，这也是中国坚持科学发展观的重要实践，所以3D打印技术的前景是广阔的。
3、建筑设计模型的3D打印应用面临的前景与挑战
通过笔者上述的论述，我们可以看到建筑的广阔的前景，它能够完后从虚拟到现实的转化过程。但是同时建筑设计模型的3D打印应用在一些方面也存在着不足之处，主要表现在以下的几个方面：一是能否保证每一次的设计都是十分精确的。建筑设计非同儿戏，它的完成实现需要分毫不差的精确度，但是3D打印技术是否会出现偏差，以及应该做好预防工作是3D打印技术在建筑设计模型应用中应该注意的问题。二是材料适应范围的挑战。三是成型范围的挑战。所以加快建设3D打印技术的升级和建设十分重要。应该从以下几个方面进行：一是制定数字化制造规划，促进3D 产业优先发展。二是加大科技扶持力度，提升3D 打印技术水平。
参考文献
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[2] 乔益民，王家民.3D 打印技术在包装容器成型中的应用[J]. 包装工程，2012
[3]崔文杰，陈璐.推动第三次工业革命？ 3D 打印机或将无所不能[EB/OL]. [2013-03-21]. http：//labs.chinamobile.com/news/80139.
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