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3D打印未来桌面工厂

2011-04-15 09:04:17.0 来源:外滩画报 责编:王岑

摘要:
3D 打印机先将物品转化为3D 数据,然后再逐层分切打印,用粉末进行打印。粉末会一层层地被特殊的胶水粘合,按照不同的横截面图案固化,并一层层叠加,最终一个完整的物品就会在粉末槽成型。
  将古迹带回家

  金涛最得意的一个作品是几尊佛像。“那个作品光打印就花了两天,打印好了又处理了两天”。

  那几尊佛像是天龙山石窟第 18 窟西壁的完整复原,共有一佛二菩萨,颈饰项圈、手镯、下垂的左腿,以及莲座的细节都清晰可见。这是无尽藏非物质文化与艺术遗产研究所要求打印的作品。

  天龙山石窟以精炼、细腻而又富有感情的造型艺术而闻名于世,是中国佛教造像的经典之一,被誉为天龙山式样。在20世纪初被盗严重,仅1924年一年,天龙山流失海外的佛像就有150多件,这些残件至今仍流落在海外。较小的佛像被整体盗走,大部分洞窟的头像几乎被割盗一空,甚至连窟顶的浮雕莲花和飞天也不放过。

  2010 年春天,无尽藏非物质文化与艺术遗产研究所发起了《法相庄严——天龙山造像数字复原研究》,希望利用数字技术,实现残损造像的虚拟复原和网络展示,再现其本来面目。该所所长李庆华在项目进行过程中认识了金涛,于是打算输出他们的研究成果。

  “从3D扫描到3D打印,数字化保护的意义和逻辑就更明显了。这会颠覆以前考古的田野考察的工作方式,人们可以把古迹放在办公桌上来研究。”李庆华在接受《外滩画报》采访时说。


3D 打印工厂
 
  他们选择了天龙山石窟第 18 窟作为他们的第一次尝试。为了获得完整的 3D数据,李庆华带着一个团队拿着一台 3D扫描设备在洞里呆了整整 10 天。“3D 测绘是项大工程,一束细细的激光束,就像一个移动的取景框,打到佛像上面,这种机器是手持的,佛像和洞窟的每个细节都必须细致地扫描一遍,不能有死角。扫描一块四五十平方厘米的地方需要整整 20分钟。”李庆华说。

  洞窟扫描完成后的数据处理也是大工程,甚至一个佛像进了电脑都会生成几百万个面,李庆华的电脑常常因为存储了太多的3D数据而死机。回来后李庆华在工作室里埋头苦干了十天,终于把数据拿到了金涛的办公室。

  “我清楚地记得,那时候快过年了,办公室只有我们两人在处理佛像。”金涛说。七八个小时后,他们掀开打印机的盖子,看到了成品。李庆华小心翼翼地拿毛笔刷去佛像周围的粉末,这项工作需要极致小心和耐心;干这件事时,他不禁会想到“在沙漠里考古的情形”。为了数据处理的方便,他们设定的打印厚度只有1.5毫米,第一次的打印成果就因为用力过猛作废了。“捧着这块三维佛像,就像捧着一块极薄易碎的面具。”金涛说。

  最终,刷上增强硬度的胶水后,这件“考古作品”正式完成。李庆华十分感慨:“原来写天龙山报告的社科院专家李裕群,为了写报告,在天龙山手工测绘,收集数据,呆了20多天,也没看全。现在我可以把它放在桌上,从任意不同角度看。”因为是按1:11大小复制的,打印出的成品远没有电脑里的三维图细节那么丰富,但李庆华说这种“把玩感”是以前无法想象的。


3D 打印
 
  将建筑打印出来

  3D 打印的诞生,为疯狂的设计师们找到了灵感的出口。

  意大利发明家恩里科·迪尼(Enrico dini)发明了一台巨大的 3D 打印机,这台机器可以用沙子直接打印立体的建筑。有了这台机器,未来不搭脚手架,不需要工人,人们就能完成造房子的事情。

  为了测试这台大型打印机,恩里科·迪尼为诺曼·福斯特公司在阿布扎比建造的全球首个绿色乌托邦“马斯达尔城(Masdar City)”,打印了一部分建筑的骨架外墙,结果证明完全可行。

  现在,他正与诺曼·福斯特建筑设计公司以及阿尔塔太空公司合作,研究设计一种可以使用月球尘埃打印的3D打印机,届时可以在月球上快速建造人类基地。

  恩里科·迪尼告诉《外滩画报》记者,这个打印机的灵感来源于麻省理工学院的那项三维打印技术。当他看到C-corporation 的 3D 打印机在办公室工作的场景时,他突然想:为什么不能用它来造房子呢?

  在投入这个项目之前,恩里科·迪尼是一位土木工程师。在仔细阅读快速成型的相关技术后,他认为打印建筑结构是完全可行的。“我让我的数学家朋友们改进软件,然后自己设计机械电路图、制造装配、布线、测试等等。”

  2004年11月,第一台建筑打印机的概念机面世。经过改进,2007 年 4 月正式完工。同年,恩里科在伦敦成立了一家主营3D建筑打印的公司。

  “传统的打印机有个弱点,只能打出很薄很薄的一层,我把这个机器改进了,使得大量的‘胶水’能落下来,打印出50 毫米厚的一层,然后再一层一层叠加起来。”恩里科说。

  印刷过程由一层薄薄的沙子开始,印刷机从喷嘴处喷出以镁为主要原料的粘合胶,这些粘合胶跟沙子结合并在印刷机对其施压后变成岩石。之后再放上一层薄薄的沙子,重复以上的操作,岩石层就会越来越厚,最终印刷成设计中所需要的构造物形状。成品可以是一座雕塑或整个大教堂等等。已经做成的实验品是一只布满空

  洞的蛋状建筑结构,恩里科管它叫“放射馆”,这个复杂的结构可以有力证明和测试这一开创性的施工技术。

  “这个 6 米长、6 米高的机器是我造过的最大的机器,用3D打印,你想造多大的东西,就得造多大的机器。这算是个缺点吧。”恩里科说。不过据他介绍,使用这台机器印刷出来的建筑物比传统方式要快四倍,原料成本只是普通水泥的1/2到1/3,生产出的废料极少。

  “因为我不需要用水泥,并且原料是沙子。我尽量使用当地的材料,减少运输成本,沙子到处都有,尽管也有一定的要求。我希望我去上海造房子时,上海能有我想要的沙子。”恩里科强调,用这台打印机打印建筑,造出高迪式的弯曲结构简直易如反掌。

  恩里科十分推崇建筑大师高迪的作品,他希望有生之年能用3D打印机完成高迪的未完成作品——位于西班牙巴塞罗那的“神圣家族大教堂”。

  就像打印机逐步进入办公室和家庭的步骤一样,3D打印还有很长的路要走。尽管现在3D打印机的成本不断下降,最便宜的机器仍然在1万美元以上。英国巴斯大学有一项新设计,这项新设计能用大约700美元制造一个3D打印机,用户甚至可以用这台机器制造另一台3D打印机的塑料部件。

  在那个名为“万能制造机”的故事里,也有相同的情节。当一台3D打印机能够制造另一台3D打印机,这是多么引人遐想的美好未来

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