淺談3D列印與卯榫結構的聯合設計系統

2020-12-05 天馬小王子的暢想

耳熟能詳的是近些年來,越來越火的3D列印技術,利用特定物質的熔點溫度運用金屬或塑料等有限的材料,按照逐層增材列印的方式來使物體快速成型的數位化技術。

而古典的卯榫結構主要是木製的建築家居相關,主要是構思精巧,手工或者是半手工製作的匠人作品。

泱泱中華,浩浩蕩蕩,千載文明,風雨滄桑。

從古至今,我們中華民族,就有埋頭苦幹的人、有拼命硬幹的人、有為民請命的人、有捨身求法的人。正是這些大寫的人,才換來我們的安居樂業,歲月靜好。而作為老祖宗文化瑰寶,也是世界上為數不多的物質文化遺產,前幾年,上海市普通市民王震華前後耗時5年,經過10萬多道步驟,共7108個零件,用全榫卯結構復刻了天壇祈年殿,全程不用一顆釘,不用一滴膠水,手工裝配,創造了縮小版的文化奇蹟,微縮再現老祖宗的手藝,是個真正了不起的匠人。與此同時,3D列印技術的飛速發展,已經在土木建築行業生根發芽,藉助近乎全自動的運行模式,顛覆傳統的建築行業不再是傳說。相對於傳統民間的磚瓦結構和不規範的混凝土的使用,3D製造的優點越發明顯,更加堅固耐用、保護環境、高效、節能,解放了人力,還能大大降低建造成本。可以一體化的發展,類似於故宮的整體結構,據說故宮經歷四百多年的大大小小上百次地震而毫髮無損,靠的就有卯榫結構的完美結合,能夠將地震的餘力分散抵消,逐漸恢復正常。而藉助某些相似的原來,位於環太平洋火山地震帶的日本,就有相當數量的木質建築,歷久彌堅,在那麼多的地震中安然無恙,不得不佩服其學習和實用的智慧。當古典的精妙與現代的自動化設計結合,會產生巨大的效益。省去了諸多不必要的手工人力工序和複雜的加工製作,自動化程度可以再度提升,特別是像棕角榫,格肩,走馬銷等類型,可以藉助計算機自動生成模型,有些甚至不是45度的連接結構也可以進行模型的仿真和模擬配合,再可以生成特定的屬性,材料,受力分析等等,可以多方面考慮,理性分析得出更加合理耐用的結果,同時還能突破某些經驗的束縛,得到新的卯榫配合結構,這將會是一大裡程碑式的進步。個人認為聯合設計系統中最大的難點環節是溫度的把握和材料的選擇,不是所有的廢物都能夠再度利用的,不用耗費那麼多木製資源,物質混合後的熔點把握也是需要火候的,溫度太高融化太快太空連接不牢靠,溫度太低無法充分混合,連接有縫隙等,而複合纖維的種類繁雜,需要一定量的實踐驗證,可靠性穩定性和強度的多方面檢測也是後期評估的重要指標,所以說,這個項目是個大工程,前景廣闊,從研發到實際應用還有很長的路要走。國人的悲痛向來都是間歇性地、各不相連的,人人都有一本難念的經,誇張來說,吃喝玩樂旅遊睡也是為祖國做貢獻。實際上,中華文化需要真正的發揚光大,在往昔的榮光中再度釋放鋒芒,再度實現文藝科技方面的崛起復興,關鍵的一環是需要大批像古代的科技和人才,像祖衝之,張衡,魯班,沈括,酈道元,畢升,李冰,李時珍等那樣的人才,擁有著堅持專研的嚴謹態度和大無畏的探索精神。殊不知真正的匠人在民間,他們生活清苦,冷門的工藝,卻有著近乎苛刻式的完美追求,在社會底層,做著再平凡的東西,被視為至寶的工匠精神,卻是最不該忽略的人們所需要得到的認可和支持。

相關焦點

  • 3D列印,解密未來製造業的「潛力股」
    2019年聖誕節,諾丁漢大學工程學院的研究生製作了200多個3d雪花送給本科大三的學弟學妹們。每一片雪花都是由我們目前正在攻讀增材製造與3d列印碩士學位(additive manufacturing and 3d printing msc)增材製造和3d列印碩士專業的學生親手製作的。
  • 「3d掃描儀結合3d列印技術」學校3d創新教育的一把利器
    3d創新教育是以培養學生創新精神、創新能力、動手實踐能力為價值取向的新型教育。在3d創新教育中,我們要如何讓「3d掃描儀、3d列印技術」這兩把利器發揮重要作用呢?從提供3d掃描獲取數據到3d設計、數據再創造再到3d列印創意實現的完整解決方案是廣大師生的呼聲,更是教育改革時代背景下的一條創新之路。
  • 電化學方法,去除金屬3D列印支撐結構
    最近,他設計了一種電化學工藝,可用來「吃掉」金屬3D列印件的支撐結構。由於像Stratasys這樣的公司的開創性工作以及特殊的可溶性材料的開發,塑料3D列印件的支撐結構去除變得容易得多。相對應地,金屬列印件的支撐結構去除仍然是一個難題。為了解決這個難題,Hildreth的最初想法是「如果控制好局部的化學環境,任何金屬都可以溶解」。
  • 3D列印藝術:這5種3D列印方式推動藝術創意的新方向
    1.使不可能的設計成為可能準確地呈現複雜設計的能力是3d列印的最大優點之一。例如,它已經徹底改變了珠寶市場。這只是開始。其他還有像執行器、LED和音頻設備這樣的元件可以嵌入到具有新響應度的3D列印藝術作品的結構中。
  • 3D列印應用大全 這些儀器來助陣
    除了零部件設計與製造,汽車外觀造型、內部結構或汽車內飾為汽車製造業注入了新鮮血液,不僅是汽車零部件的設計與製造,而且汽車外觀造型、內部結構或汽車內飾功能上的設計,不同程度地應用了3D列印技術。目前3D列印技術在汽車設計中的應用主要集中在概念模型開發、功能驗證原型製造、工具製造及小批量定製型成品生產四個階段。近年來3D列印在造型評審、設計驗證、複雜結構零件、多材料複合零件、輕量化結構零件、定製專用工裝、售後個性換裝件等方面的應用逐漸被越來越多的汽車廠家採用。
  • 西工大發力更高精度和獨特結構設計的新型3D列印電極
    北京科協更高精度聯合團隊利用數字光處理(DLP)和化學氣相沉積(CVD)兩種現代工業技術,研製出一種獨特的 3D 中空石墨泡沫(HGF),其具有周期性的多孔結構和良好的力學性能,成功實現了電極的高機械強度和超高活性材料負載量。成果論文發表在 《探索》上 。
  • 新工藝:高解析度3D列印石墨烯三維結構!
    導讀近日,美國維吉尼亞理工大學與勞倫斯利福摩爾國家實驗室的研究人員開發出一種新工藝,採用投影微立體光刻技術,3D列印複雜的石墨烯三維結構。這種方法列印出的石墨烯三維結構,解析度比之前的方法高出一個數量級,並可以保留石墨烯二維材料的卓越機械特性。
  • 懸浮生物3D列印:履行生物列印漂浮的承諾
    3D生物列印在懸浮介質策略中的示意圖。(A)在自愈懸浮介質中寫入生物墨水材料。移動的擠出機噴嘴使介質流化,允許沉積印刷材料。然後,該介質迅速在列印的燈絲周圍重新分解,提供結構支撐。介質的屈服發生在局部的注入點,對介質的大部分幹擾最小。(B)計算機輔助設計複雜的、非自支撐的動脈樹。
  • 研究人員利用3D列印製造微型樂高式「骨磚」
    此外,3d列印技術的進步使得針對患者的可植入結構的設計更具可擴展性,在某些情況下可以在醫院現場生產。因此,組裝這些複雜的組織不再需要專門的設備,這反過來減少了與種植生產有關的準備時間。 然而,一個理想的支持系統的開發已經被證明是難以實現的,這也是為什麼該技術在醫院環境中沒有廣泛應用的原因之一。
  • 3d印表機結構_3d印表機分類
    打開APP 3d印表機結構_3d印表機分類 姚遠香 發表於 2019-04-28 14:19:11   3d印表機簡介   3D印表機簡稱(3DP)是一位名為恩裡科·迪尼的發明家設計的一種神奇的印表機,不僅可以「列印」一幢完整的建築,甚至可以在航天飛船中給太空人列印任何所需的物品的形狀。
  • 3d列印燈飾設計,讓你的黑夜更加美麗!
    這時候你可以考慮一下以小量定製、個性化為客戶打造良好的家居體驗感的3D列印燈具。下面未來工場3D列印來給大家介紹下 3D列印燈飾吧 。其實3D列印在家居方面早在前幾年在國內就開始慢慢流行了。17年,國內公司國泰控股就幫湖南張家界的一個「爛尾樓」小區提供3D列印全屋裝修和服務,使這個八年之久的「爛尾樓」重煥生機。
  • 淺談直線電機3D列印技術在太空服製作中的應用
    打開APP 淺談直線電機3D列印技術在太空服製作中的應用 tmmotion 發表於 2020-11-20 15:00:52 為了提升效率,降低出錯率,相關人員考慮將先進的3D列印技術運用於製作太空服當中,據悉,北達科他大學的研究人員獲得了美航天局75萬美元的贈款用於開發一種3D列印航天服,他們將與馬歇爾、詹森和甘迺迪航天中心的工作人員們一起,對這一概念的可行性進行為期三年的研發項目。這款增材太空服將被設定為NDX-3,將使用柔性聚合物的組合進行製造,並通過動作捕捉測試與傳統航天服進行對比。
  • 4WEB醫學的3D列印脊椎側桁架系統獲得FDA市場準入許可
    金屬3D列印的特殊優勢是人工椎體被製成微孔結構,形狀像海綿一樣,類似我們骨頭中的骨小梁。有了這種『骨小梁』,相鄰正常椎體的骨細胞可以長入其中,最終二者融為一體,從而實現骨整合。2016年7月27日,3D列印骨科植入物的行業領導者4WEB 醫學公司宣布,該公司的3D列印脊椎側桁架系統已經獲得FDA的510K市場準入許可。
  • 3D列印通過結構設計層面實現輕量化
    打開APP 3D列印通過結構設計層面實現輕量化 工程師周亮 發表於 2018-06-12 09:45:00 具體來說,航空航天領域,3D列印通過結構設計層面實現輕量化的主要途徑有四種:中空夾層/薄壁加筋結構、鏤空點陣結構、一體化結構實現、異形拓撲優化結構。   但是當涉及到汽車行業時,由於當前3D列印用於製造的高成本,很容易讓人懷疑它為消費者實施輕型汽車的潛力。
  • 圖說中世紀城堡3d列印建築全過程
    有沒有見過3d列印建築的魅力,近幾年3d列印技術在世界建築領域得到很好的應用,3d列印地圖、3d列印建築等等... 有沒有見過3D列印建築的魅力,近幾年3D列印技術在世界建築領域得到很好的應用,3D列印地圖、3D列印建築等等,3D列印技術在建築行業展現了很好的能力及潛力,就在幾天前,3D列印10幢建築落戶上海,當時引來廣大的關注,在質疑聲的同時,很多都呈現了對3D列印技術的讚嘆。下面組圖呈現了美國明尼蘇達州一個人承包商Andrey Rudenko用3D印表機列印中世紀城堡的過程。
  • 3D列印材料新突破:乳膠3D列印
    近日,據白令三維了解,來自高分子創新研究所、科學院和工程學院的維吉尼亞理工學院跨學科團隊共同提出了一種新的乳膠3D列印方法,並獲得了國家科學基金會獎。維吉尼亞理工大學也與米其林北美合作開展這個項目。 化學教授兼首席研究員蒂莫西龍(timothylong)表示:我的想法是,只有與自己截然不同的人合作,才能實現這些創新。
  • 3d列印材料大全,看看你知道幾個
    在3d列印領域,3d列印材料一直扮演著重要的角色。因此,3d列印材料是3d列印技術發展的重要物質基礎。在某種程度上,材料的發展決定了3d列印能否得到更廣泛的應用。目前,3D列印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠材料、金屬材料、陶瓷材料等。另外,彩色石膏材料、人工骨粉、細胞生物材料、砂糖等食品也用於3D列印領域。
  • 3D列印 一體式構建人工智慧(AI)驅動設計的火箭發動機新型結構
    本文所講述的案例亮點在於,火箭發動機完全使用人工智慧驅動設計,並採用3D列印將燃燒室和表面冷卻流道等多組件實現一體式構建。在此基礎上,我們將講述AI如何融入增材製造的前後端製造鏈。火箭發動機在燃燒過程中,燃燒室喉部燃燒溫度高達3500℃,內壁溫度超過 1000℃。為防止材料失效,結構設計就非常關鍵。
  • 淺談飛機結構設計新技術
    例如,在一般要求中,規定「應實現任務剖面、性能、航程、操作、安全性、可靠性、維修性和產品保障等設計一體化,以保證通過系統技術評估、選擇最適用的飛機結構設計方案,對付敵方武器系統」。在詳細設計過程中,結構設計人員在概念設計階段就要確定飛機可能遭遇到的威脅。
  • 盤點3D印表機型的各種應用分類
    打開APP 盤點3D印表機型的各種應用分類 撒羅滿3d列印 發表於 2020-03-20 16:28:05 (文章來源:撒羅滿3d列印) 3D列印技術可以運用生活中的許多領域,這一期,撒羅滿將帶您走進3D列印技術類型的具體分享,同時為您展示印表機類型的列印方式,帶您更全面的了解3D列印領域。