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復原的木雕龍

來源:新材料在線|

發表時間:2019-09-20

點擊:21740

前言:來自3D SystemsODM(按需制造)團隊專家們根據聯合國教科文組織(UNESCO)提出世界文化遺產的修復需求,為修繕工作交付耐用和可復制的成品。他們是把需要修復的產品用CAD掃描并導入激光選區燒結(SLS)打印機里進行缺失部件的制作。


位于英國倫敦的英國皇家植物園被聯合國教科文組織列為世界文化遺產。這座驚嘆于其高163英尺的灰墻紅軒邱園大寶塔是八角形磚塔,由英皇喬治三世于1761年下令建設,其建筑設計極其華麗并具有非常時尚的中國風,塔頂邊緣盤繞80條彩色龍雕為其設計的核心。


英國皇家植物園邱園大寶塔全景


1、面臨的挑戰


關于大寶塔木雕龍的消失傳說,20多年來的倫敦城里不斷流傳。因為在18世紀80年代,寶塔的屋頂需要修復,所以當時木雕龍被移走并從此消失了。


雖然有謠言宣稱這些木雕龍龍被賣掉換錢用于償還皇室的賭債,但是專家們認為只是歷經歲月洗禮的木頭腐爛了。


目前生態環保人士經常提及的話題是,大寶塔終于能夠在時隔兩百多年后重現往日輝煌,尤其塔中所有的龍都被重塑復原了!這些都歸功于3D Systems的ODM團隊。


Nick Lewis,按需制造總經理,3D Systems(左)

HRP項目負責人Craig Hatto(右)持有一條完成的3D打印龍


英國歷史皇家宮殿組織(HRP)開始探索讓木雕龍重現的辦法,但是遇到了的瓶頸:繼續用木材重塑雕龍,會因為時間和環境而被腐蝕,而且大寶塔已經經過兩百年的風霜雨雪,無法承受這幾十個木雕龍的重量。


“該項目最大的挑戰是重塑的龍對大寶塔這一級保護建筑影響要降到最低。”英國歷史皇家宮殿組織(HRP)的項目主管Craig Hatto如是說。


英國歷史皇家宮殿組織(HRP)為了尋找能夠提供質量、重量、時間和預算成本等綜合性價比最高修復解決方案的供應商。HRP在市場上公開競標,并要求3D Systems參與競投。


23D打印木雕龍設計


在兩組專業設計師們的通力合作下,英國皇家植物園中木雕龍最終重現。龍的外觀重塑是由英國歷史皇家宮殿組織(HRP)提供有限的歷史資料,實現了最大程度上的精準還原。


外觀設計完成之后,由另外一組來自3D Systems的設計和工程團隊用數字設計與制造一體化的生產工藝(3D打印設備和高性能材料)取代手工木材雕刻。


位于寶塔建筑的首層有用7條新增木雕龍,另外72條龍則通過激光燒結(SLS)打印設備進行生產。


80條龍(72個3D打印,8個手工雕刻)守衛著Kew大塔的周邊


使用還原工程技術和FARO Design ScanArm的三維激光儀,將木雕龍掃描到3D設計系統中,3D Systems的增材制造方案可以解決HRP所關心的重量問題。


3D Systems的設計專家使用掃描還原軟件,其中包括Geomagic Design X引入還原工程中,把數據掃描到CAD中,調整掃描數據使得產品厚度均勻可控,從而產品的外觀細節的精致度和結構的完整性都得到保證。


Geomagic Design X


手藝高超的雕塑家都無法用傳統工藝完成這種過于復雜的幾何鏤空產品制作,必須要增材制造的技術進行生產。這座共有十層建筑的大寶塔中有兩層樓的木雕龍尺寸有細微的出入,所以3D Systems用數字化制造工藝對木雕龍進行等比縮放,提供了18種設計方案,其中9中不同尺寸以及每種尺寸都包含左右兩個版本。


“雖然最終3D打印木雕龍堪稱原物的完美復制品,但其實還有些不易被人們察覺的部分是需要改進的。我們設計包含了內部結構進行安全安裝的功能,該安裝功能是完全隱藏起來的,所以螺母、螺栓等施工安裝痕跡不會被看到。”

——Nick Lewis,按需制造總經理,3D Systems


3、增材制造的潛在效益


3D Systems的ODM團隊運用增材制造技術完成木雕龍結構設計,將多組螺釘、螺紋及其表面處理工藝相結合,使得木雕龍栩栩如生的“復活”了。


3D Systems用激光選區燒結(SLS)打印設備制作出18種不同樣式的木雕龍。來自ODM部門銷售經理Simon Hammond說:“增材制造技術最大的優勢是能完成高精度和多樣化生產。


“工程師們花費了很長時間去完成高精度的最終版設計,我們使用CAD數字化設計完成3D繪圖并把木雕龍打印出來,因此3D設計的時間投入可以提前到更早。”


高分辨率并且持久耐用的龍翼由3D Systems公司的激光選區燒結(SLS)打印機所生產


Hammond還提到:“一旦最終設計稿完成,我們就可不需要做18套模具都能完成這些作品。對于其他傳統生產工藝來說,在有限的預算和時間條件下完成如此高質的設計與制造是極具挑戰性的。”


3D打印木雕龍的生產工藝是經過3D 掃描進行分析、測試和原型設計等工序制作而成的,這樣能確保最終設計是符合現代建筑的嚴格要求。


3D Systems在整個設計制造過程中堅持不懈的努力工作,就是為了呈現出來的方案不僅外觀設計上符合英國歷史皇家宮殿組織(HRP)的審美,還要滿足施工方提出的所有技術性要求。3D Systems的工程師們想方設法的使得這些用SLS打印出來的木雕龍沒有外在安裝痕跡(螺絲和縫隙)。


THE END


3D打印的木雕龍所用的材料為DuraForm PA,這是一種耐用的高性能熱塑材料,其機械性能均衡且具有細微特征表面分辨率,生產出的木雕龍在視覺和觸覺方面都能按原型復制出來。


DuraForm PA之所以能成為打印木雕龍的最佳材料選擇,是因為該材料的分辨率和機械特性能達到質地輕薄并能簡易安裝的要求。


坐落在英國皇家植物園里的3D打印木雕龍,其最優特質是不僅符合安裝功能的要求,還需要完美還原歷史建筑的外觀。


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