快速制造技术在建筑设计中的应用

　　快速制造技术，似乎有点陌生，就像建筑信息模型一样，进入中国，也是从不为人知到众所周知的。其实，快速制造技术在世界属于领先的技术，其生产的快速成型机，具有高精确度的特征。想来，该技术的认可与普及只是过程和时间的问题。

　　那么，究竟什么是快速制造技术，快速制造技术和建筑设计有什么关联，又有怎样的结合点？如何将快速制造技术应用于建筑设计当中？这是现在建筑行业探讨的比较多，也是比较新颖的话题，来自于西安快速制造国家工程研究中心的马文钊的介绍与梳理，将在大家面前呈现出一幅清晰的轮廓与画面。

　　记者：快速制造技术，这个听起来比较陌生的概念该如何理解？在建筑设计中是怎样应用的？

　　马文钊：快速制造国家研究中心是2005年由国家发改委批准成立的一个国家级的先进制造技术创新平台，主要是从事快速制造技术，包括快速成型、快速模具和超高速，还有复杂零件的铸造技术。在建筑领域，建筑和机械最开始是一样的，都是由设计到真正的实物的转换，当然这个转换的过程可能不太一样。机械主要关注的是把设计者的产品做成真正的用品，包括航空航天、汽车家电等等。而建筑这一块主要关注的是民生和建筑物。快速制造技术简单地说是通过基于离散的堆积成型原理，快速形成样品或者说实物体。在此基础上，又出现了快速工具、快速模具和快速生物支架制造。

　　记者：那么该技术有什么突出特点来支持其在建筑领域的发展？

　　马文钊：快速制造的特点是什么？产品以三维CAD设计为前提，包括建筑行业用的犀牛、3DMax。加工的过程中不需要任何的工序，不像传统的机器加工，是通过3A数据直接通过计算机控制一层层共建建筑。整个快速制造技术的路线，前期是我们数据生成的过程，数据生成过程可以通过计算机自主设计，也可以通过一些设备，把表面的数据采集下来。接下来进行快速成型，或者传统的机械加工，随后做成一个物理的模型。通过这样的建构之后进行设计，使设计师更好地检验设计是否合理。

　　此外，通过光学技术把表面数据采集下来，可以生成一个三维的造型，这也是特点之一。这样就可以把实体当中的数据转换到计算机里，形成一些数据模型。该技术从2008年就达到了国际的先进水平，而且得到了广泛的应用。现在对一些建筑的外观也可以进行数据采集，通过这样的方法，来做建筑模型。

　　快速成型技术就是通过三维的制造来把计算机生成的数据迅速转换为实体。在这个行业当中有很多的技术，不同的技术有其不同的精度和结构，做出来的产品其光线度和性能也都不一样。而我们主要是从光固化开始成型，通过三维数据可以一层层加工制作，最后形成一个立体的造型。它的过程是一个材料形成的过程，不是雕刻出来的造型，是有层次感的。

　　记者：该技术在建筑领域的应用有没有什么限制，与参数化设计是否有冲突？

　　马文钊：快速成型技术是20世纪80年代在国外发展起来的一种光机电一体化的技术，直接用于3D、2D的数据，不需要传统的刀具、夹具，也不受零件结构与形状复杂程度的限制。在建筑行业，现在已经广泛应用，可以将建筑师设计的三维造型很快做出来，缩小比例做成样品，建筑师拿到样品后，对其结构和力学进行检测。这样的话，就形成一个相当直观的形体，而不是电脑里看到的三维抽象的，是直观立体的。目前快速成型加工的设备里面，成型、加工速度最快可以达到机械正负0.1个毫米。甚至我们可以看到一些样品，其形状、结构都非常复杂。

　　快速成型技术，在建筑领域有很多的探索，比如西安建筑科技大学做的一些样品，结构都非常复杂，通过简单的机械加工是肯定加工不出来的。此外，各种建筑展览中，快速成型技术更是广泛应用。相比于现行的参数化设计，该技术应用领域更加宽泛。比如在一些精细的轻工产品上的应用，以及在医疗方面的应用，更多的是应用于手术的可行性分析上，包括假肢和人体骨骼的替代物。人体是特殊的结构，形状是不规则的，通过传统技术加工出来是比较困难的，现在采用快速转型技术做出来就会比较容易。

　　快速成型做出来的实际应用的产品，可以通过快速模具，直接触摸或者间接触摸，进行小批量的制作。在快速制造技术中，希望在建筑行业能够有更加广泛的应用，从而帮助建筑师完成从数字化到现实的体验和呈现。