試論3D 打印在園林景觀中的創(chuàng)新應(yīng)用

張超

（北京東方風景智慧科技有限公司，北京 100015）

0 前言

3D 打印技術(shù)屬于一種快速打印技術(shù)，主要是利用數(shù)字模型文件為前提，能夠通過黏附材料（例如金屬或塑膠粉末等），利用逐層打印建立物體結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)高效打印的一種技術(shù)。一般情況下也可以這樣理解，3D 打印機主要是將普通打印機中的墨水以及紙張?zhí)鎿Q為陶瓷、塑料以及金屬等真實性材料，然后利用計算機平面設(shè)計，根據(jù)設(shè)計圖打印為實際的三維對象。現(xiàn)階段此技術(shù)主要被應(yīng)用在航空航天、醫(yī)療制造、建筑機械、土木設(shè)計以及工業(yè)生產(chǎn)等行業(yè)當中。園林景觀屬于社會基礎(chǔ)建設(shè)，民生保障領(lǐng)域的關(guān)鍵組成內(nèi)容，利用可視化技術(shù)將園林景觀再現(xiàn)，屬于園林景觀實現(xiàn)現(xiàn)代化設(shè)計的關(guān)鍵手段。利用3D 打印技術(shù)實現(xiàn)園林景觀的設(shè)計，同時也是保障現(xiàn)代化虛擬現(xiàn)實模擬的主要技術(shù)。3D 打印技術(shù)能夠把園林景觀設(shè)計中的三維場景打印在計算機上，使工程師們能夠更現(xiàn)實、更全面地感受園林景觀的姿態(tài)和美，促進園林景觀的現(xiàn)代化發(fā)展以及多樣化進步。

1 3D 打印技術(shù)在園林景觀設(shè)計中的相關(guān)概述

1.1 3D 打印技術(shù)的發(fā)展概況

3D 打印技術(shù)相比于傳統(tǒng)打印技術(shù)的主要區(qū)別為關(guān)鍵材料的應(yīng)用。傳統(tǒng)打印機所運用的材料通常為墨水以及紙張等材料，而現(xiàn)階段的3D 打印技術(shù)則利用真實存在的工業(yè)材料。3D 打印技術(shù)使用CAD 構(gòu)圖，它可以在打印的時候執(zhí)行相應(yīng)數(shù)字切片流程，把該類型的數(shù)據(jù)傳輸至電腦當中，然后在3D 打印機上實施逐層打印，同時把打印切片逐層傳送到打印機，直到它們逐漸堆疊成為一個相對完善的模型。

1.2 3D 打印技術(shù)在園林景觀中的特點

1.2.1 多樣性

3D 打印技術(shù)在材料應(yīng)用方面存在多樣化特點，因為現(xiàn)階段我國現(xiàn)代園林景觀設(shè)計可以實現(xiàn)大部分人的美學需求，所以可以保障園林景觀建筑可以在材料應(yīng)用、外形設(shè)計以及整體分布等方面展現(xiàn)多樣化發(fā)展。

1.2.2 環(huán)保性

3D 打印技術(shù)還存在一個典型的特點，那就是環(huán)保性。該特點通常是表現(xiàn)為該技術(shù)無污染、能量消耗非常低、資源利用較少等方面。在資源利用方面，因為3D 打印技術(shù)自身可以根據(jù)設(shè)計圖紙打印出非常精確的模型，因此在材料應(yīng)用方面相對較少，所以資源利用也非常合理，不會做出過多的消耗；在能量消耗應(yīng)用方面，3D 打印機的核心能量為電能，并且由于3D 打印技術(shù)的有效發(fā)展，其在耗電量方面也在逐漸減少；污染排放方面，現(xiàn)階段，我國大多數(shù)3D 打印機應(yīng)用的原材料基本上為無毒、無污染的，因此在使用3D 打印機進行打印的過程中，形成的建筑模型也是沒有任何污染的。

1.2.3 可循環(huán)利用

在園林景觀設(shè)計的過程中，3D 打印技術(shù)所在制作過程中，會產(chǎn)生一定量的廢棄物質(zhì)，而這些物質(zhì)通?？梢赃M行二次利用，也就是將原材料再度應(yīng)用在3D 打印機當中，從而實現(xiàn)資源的高效應(yīng)用。

1.2.4 質(zhì)量精細

3D 打印技術(shù)主要是以電腦技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代化科學技術(shù)，因此，在園林景觀設(shè)計的應(yīng)用過程中，對比傳統(tǒng)的景觀設(shè)計在質(zhì)量上更加精準。所以，在園林景觀設(shè)計過程中，你會發(fā)現(xiàn)通過3D打印技術(shù)成型的園林景觀其內(nèi)部布置更加美觀，設(shè)定也更加科學合理。

1.2.5 完成復雜操作

伴隨現(xiàn)階段人們針對傳統(tǒng)藝術(shù)文化的追求，我國大多數(shù)園林景觀在設(shè)計的過程中，都會應(yīng)用到古風古建筑等藝術(shù)內(nèi)容，而且古風建筑在設(shè)計方面非常的復雜，不僅對于涉及質(zhì)量有著非常高的要求，對于結(jié)構(gòu)要求更是有了全新的規(guī)劃，如古建筑亭臺軒榭這些物品的搭配等。然而通過3D 打印技術(shù)的應(yīng)用之后，這些建筑成品都會顯得非常單一，所有復雜的操作在3D 打印技術(shù)當中顯得那么簡單。

1.3 3D 打印技術(shù)在園林景觀中的流程步驟

1.3.1 選擇合適的位置裝配3D 打印裝置

在現(xiàn)實設(shè)計當中，我們在進行3D 打印園林景觀的過程中，首先需要選擇一個合適的區(qū)域，然后安裝3D 打印設(shè)備，因為3D打印設(shè)備并不像打印機那么單一，它不僅外觀巨大，且功能相對較多，所以需要一個較大場地作為3D 打印設(shè)備的工作區(qū)域。

1.3.2 按照設(shè)計圖紙進行逐層打印

在選擇合適的位置安裝3D 打印裝置之后，我們需要把設(shè)計完成的藍圖傳輸?shù)诫娔X當中，然后直接啟動程序展開運行。在這個階段中，3D 打印設(shè)備則會根據(jù)目標內(nèi)容展開逐層打印。

1.3.3 通過周遭環(huán)境打印出園林景觀

在周圍環(huán)境當中選擇相應(yīng)的位置，打印出符合工程師要求的相關(guān)配件。

1.3.4 組裝

在相關(guān)配件打印完成后，需要將其于本體展開組裝即可。

1.3.5 人工干預實施精細化校準

在對園林景觀配置組合完成之后，需要對其展開人工干預，將所有物品實施校準，最后則是進行定型處理。

2 3D 打印技術(shù)對園林景觀設(shè)計產(chǎn)生的影響

減少完工時間。3D 打印技術(shù)主要是將設(shè)計藍圖從電腦傳送至3D 打印機，其次則是實施逐層列印。與普通的人工建筑存在明顯的差異，采用這種技術(shù)的景觀設(shè)計能夠有效縮短完工時間。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，建造相同的景觀園林，人工處理大約利用一個多月的時間，而使用3D 打印技術(shù)僅用到一周的時間。

減少人力成本。3D 打印技術(shù)是直接利用設(shè)備制作空間圖形結(jié)構(gòu)，在打印的時候，僅利用3～4 個人對設(shè)備進行管理、在設(shè)備中加入原料以及校準建筑物等工作即可，這些人力利用比傳統(tǒng)的景觀建筑設(shè)計減少了非常多的成本。

控制成本利用。3D 打印技術(shù)能夠有效控制園林景觀設(shè)計的成本，主要存在于兩個方面：原材料利用成本以及勞動力利用成本。在勞動力利用成本方面，依靠3D 打印設(shè)備生產(chǎn)，能夠有效降低可支配的勞動量；其次，園林景觀設(shè)計的生產(chǎn)時間縮短了，間接減少了建筑期間的勞動成本；就原材料利用成本而言，材料建造的準確性大大減少了原材料的不必要浪費，從根本上減少了成本投資等相關(guān)問題。

人性化發(fā)展。3D 打印技術(shù)能夠利用模型設(shè)計來實現(xiàn)開發(fā)人員的具體需求，所以這種現(xiàn)象從某種意義上而言，能夠按照開發(fā)商的要求來進行人性化設(shè)計。它形成了一種人與人之間，能夠?qū)崿F(xiàn)面對面交流的方式。例如，若是開發(fā)商要求制造商制作一套景觀園林的設(shè)計方案，此時通過3D 打印技術(shù)能夠創(chuàng)建最適合其需要的建筑，從而最大化滿足開發(fā)商的多樣化需求。

富含創(chuàng)意性。借助3D 打印技術(shù)，我們不再局限于古板、僵硬的建筑結(jié)構(gòu)，而是可以在大腦中構(gòu)造出自己的想法，并通過3D打印技術(shù)創(chuàng)造出具備無限創(chuàng)意的園林景觀。

實現(xiàn)傳統(tǒng)建筑的傳承。對于我國而言，古代園林景觀一類的建筑能夠稱得上是豐富多彩。大多數(shù)非常著名的園林景觀放到現(xiàn)在仍然是很多人模仿的目標，如非常典型的蘇州園林、圓明園等景觀。伴隨我國傳統(tǒng)園林景觀設(shè)計技術(shù)的失傳，導致傳統(tǒng)建筑在傳承方面面臨著非常大的挑戰(zhàn)。通過3D 打印技術(shù)的應(yīng)用，能夠輕松完成傳統(tǒng)園林景觀設(shè)計當中某些復雜的元素建造，從而可以利用3D 打印技術(shù)對傳統(tǒng)文化的創(chuàng)新發(fā)展，并繼承我國具有時代見證的優(yōu)秀技法。

3 3D 打印技術(shù)在建筑景觀設(shè)計表達中的應(yīng)用

3.1 云南省昆明市瑞升科技園二期項目

本研究查閱了關(guān)于我國云南省昆明市瑞升科技園第二期項目的建設(shè)，發(fā)現(xiàn)該項目屬于一棟三層的建筑，同時建筑附近屬于城市街道，并且周邊廠區(qū)之間大多樓層相對較低，因此，在建筑設(shè)計的過程中，該項目屬于占地面積相對較大且比例較高的建筑，給人們呈現(xiàn)一個較矮扁平狀的外觀。在進行設(shè)計的過程中，項目工程師在向其中融合了綠色無污染的基本理念，通過非常豐富的鋁合金材料制作出具有藝術(shù)感的肌理視覺特征，這種肌理感覺針對模型設(shè)計人員而言，存在非常龐大的任務(wù)量，并且對于精細化標準而言，有著非常高的要求，傳統(tǒng)的人工設(shè)計完全不能應(yīng)用在這種設(shè)計當中。

3.2 上海建工設(shè)計人行景觀橋項目

由上海建工園林集團、機施集團等設(shè)計、建造的3D 打印景觀橋正式投放于普陀區(qū)桃浦中央綠地，這是國內(nèi)第一座運用3D打印技術(shù)完成的一次成型、最大跨度、多維曲面的高分子材料景觀橋。該項目歷時5 周精心制造完成，將它安裝在百崎湖生態(tài)連綿帶施工現(xiàn)場山水田塘區(qū)的旱溪上。景觀橋全長17.5m，寬3.2m，高3.2m，橋體凈重12t，通過先進的“3D 打印技術(shù)”分段打印、組合成型，前后花費一個多月時間。橋體材料采用ASA 玻璃纖維增強，組成新型材料，造出波浪形的橋，比起傳統(tǒng)混凝土灌漿制造法縮短了將近一半以上的時間。在打印工藝上，通過近百次打印試驗和不斷優(yōu)化，采用預熱及后保溫裝置，提高打印作業(yè)空間的溫度，保證了3D 打印材料層層粘結(jié)力；同時研制密實裝置，經(jīng)過幾百萬次的拍打，顯著提高打印效果。同時，對該橋的表面進行藝術(shù)涂裝，使具有藝術(shù)氣息的景觀橋更具靚麗光澤。

4 結(jié)束語

總而言之，3D 打印技術(shù)作為一種全新的技術(shù)，針對人們未來的日常生活有著非常重要的意義，如3D 打印骨骼、打印建筑模型等。在園林景觀當中應(yīng)用3D 打印技術(shù)，不僅能夠有效實現(xiàn)復雜設(shè)計簡單化，同時還能夠保障園林景觀設(shè)計的高效性，還能夠減少成本的使用，對于園林景觀設(shè)計的未來發(fā)展有著非常重要意義。