英国皇家植物园用3D打印复原大宝塔木雕龙 

2019-08-17 13:14 发布

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前言:来自3D Systems的ODM(按需制造)团队专家们根据联合国教科文组织(UNESCO)提出世界文化遗产的修复需求,为修缮工作交付耐用和可复制的成品。他们是把需要修复的产品用CAD扫描并导入激光选区烧结(SLS)打印机里进行缺失部件的制作。

位于英国伦敦的英国皇家植物园被联合国教科文组织列为世界文化遗产。这座惊叹于其高163英尺的灰墙红轩邱园大宝塔是八角形砖塔,由英皇乔治三世于1761年下令建设,其建筑设计极其华丽并具有非常时尚的中国风,塔顶边缘盘绕80条彩色龙雕为其设计的核心。

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英国皇家植物园邱园大宝塔全景

1、面临的挑战

关于大宝塔木雕龙的消失传说,20多年来的伦敦城里不断流传。因为在18世纪80年代,宝塔的屋顶需要修复,所以当时木雕龙被移走并从此消失了。

虽然有谣言宣称这些木雕龙龙被卖掉换钱用于偿还皇室的赌债,但是专家们认为只是历经岁月洗礼的木头腐烂了。

目前生态环保人士经常提及的话题是,大宝塔终于能够在时隔两百多年后重现往日辉煌,尤其塔中所有的龙都被重塑复原了!这些都归功于3D Systems的ODM团队。

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Nick Lewis,按需制造总经理,3D Systems(左)和HRP项目负责人Craig Hatto(右)持有一条完成的3D打印龙

英国历史皇家宫殿组织(HRP)开始探索让木雕龙重现的办法,但是遇到了的瓶颈:继续用木材重塑雕龙,会因为时间和环境而被腐蚀,而且大宝塔已经经过两百年的风霜雨雪,无法承受这几十个木雕龙的重量。

“该项目最大的挑战是重塑的龙对大宝塔这一级保护建筑影响要降到最低。”英国历史皇家宫殿组织(HRP)的项目主管Craig Hatto如是说。

英国历史皇家宫殿组织(HRP)为了寻找能够提供质量、重量、时间和预算成本等综合性价比最高修复解决方案的供应商。HRP在市场上公开竞标,并要求3D Systems参与竞投。

2、3D打印木雕龙设计

在两组专业设计师们的通力合作下,英国皇家植物园中木雕龙最终重现。龙的外观重塑是由英国历史皇家宫殿组织(HRP)提供有限的历史资料,实现了最大程度上的精准还原。

外观设计完成之后,由另外一组来自3D Systems的设计和工程团队用数字设计与制造一体化的生产工艺(3D打印设备和高性能材料)取代手工木材雕刻。

位于宝塔建筑的首层有用7条新增木雕龙,另外72条龙则通过激光烧结(SLS)打印设备进行生产。

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80条龙(72个3D打印),8个手工雕刻)守卫着Kew大塔的周边

使用还原工程技术和FARO Design ScanArm的三维激光仪,将木雕龙扫描到3D设计系统中,3D Systems的增材制造方案可以解决HRP所关心的重量问题。

3D Systems的设计专家使用扫描还原软件,其中包括Geomagic Design X引入还原工程中,把数据扫描到CAD中,调整扫描数据使得产品厚度均匀可控,从而产品的外观细节的精致度和结构的完整性都得到保证。

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Geomagic Design X

手艺高超的雕塑家都无法用传统工艺完成这种过于复杂的几何镂空产品制作,必须要增材制造的技术进行生产。这座共有十层建筑的大宝塔中有两层楼的木雕龙尺寸有细微的出入,所以3D Systems用数字化制造工艺对木雕龙进行等比缩放,提供了18种设计方案,其中9中不同尺寸以及每种尺寸都包含左右两个版本。

“虽然最终3D打印木雕龙堪称原物的完美复制品,但其实还有些不易被人们察觉的部分是需要改进的。我们设计包含了内部结构进行安全安装的功能,该安装功能是完全隐藏起来的,所以螺母、螺栓等施工安装痕迹不会被看到。”——Nick Lewis,按需制造总经理,3D Systems

3、增材制造的潜在效益

3D Systems的ODM团队运用增材制造技术完成木雕龙结构设计,将多组螺钉、螺纹及其表面处理工艺相结合,使得木雕龙栩栩如生的“复活”了。

3D Systems用激光选区烧结(SLS)打印设备制作出18种不同样式的木雕龙。来自ODM部门销售经理Simon Hammond说:“增材制造技术最大的优势是能完成高精度和多样化生产。

“工程师们花费了很长时间去完成高精度的最终版设计,我们使用CAD数字化设计完成3D绘图并把木雕龙打印出来,因此3D设计的时间投入可以提前到更早。”

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高分辨率并且持久耐用的龙翼由3D Systems公司的激光选区烧结(SLS)打印机所生产

Hammond还提到:“一旦最终设计稿完成,我们就可不需要做18套模具都能完成这些作品。对于其他传统生产工艺来说,在有限的预算和时间条件下完成如此高质的设计与制造是极具挑战性的。”

3D打印木雕龙的生产工艺是经过3D 扫描进行分析、测试和原型设计等工序制作而成的,这样能确保最终设计是符合现代建筑的严格要求。

3D Systems在整个设计制造过程中坚持不懈的努力工作,就是为了呈现出来的方案不仅外观设计上符合英国历史皇家宫殿组织(HRP)的审美,还要满足施工方提出的所有技术性要求。3D Systems的工程师们想方设法的使得这些用SLS打印出来的木雕龙没有外在安装痕迹(螺丝和缝隙)。

THE END

3D打印的木雕龙所用的材料为DuraForm PA,这是一种耐用的高性能热塑材料,其机械性能均衡且具有细微特征表面分辨率,生产出的木雕龙在视觉和触觉方面都能按原型复制出来。

DuraForm PA之所以能成为打印木雕龙的最佳材料选择,是因为该材料的分辨率和机械特性能达到质地轻薄并能简易安装的要求。

坐落在英国皇家植物园里的3D打印木雕龙,其最优特质是不仅符合安装功能的要求,还需要完美还原历史建筑的外观。
B Color Smilies

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