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消失230年后,逆向工程和3D打印讓72只龍重返大寶

分類:相關問題發布時間:2020-12-04
【內容概述】英國邱園的大寶塔于1762年由威廉·錢伯斯爵士(SirWilliamChambers)完成,是一座10層高的觀景廊,占地75英畝(現為300英畝),直至倫敦市。西洋與中國風結合的完美典范,建筑的每個層···
英國邱園的大寶塔于1762年由威廉·錢伯斯爵士(Sir William Chambers)完成,是一座10層高的觀景廊,占地75英畝(現為300英畝),直至倫敦市。西洋與中國風結合的完美典范,建筑的每個層面都裝飾著蛇形龍,*初是用木頭雕刻而成。在寶塔揭幕之后的幾年里,它吸引了大批人前來,人們驚嘆于其163英尺高的建筑及其異國情調和引人注目的細節,包括彩繪木龍。但在19世紀80年代,龍被移除走了,被拆除用于建筑維護的龍沒有被放回去。
新的龍是由3D Systems High Wycombe 精加工部門手工繪制的

被聯合國教科文組織列為世界文化遺產 如今,大寶塔已成為聯合國教科文組織世界遺產,需要進行重大修復。歷史悠久的皇家宮殿(HRP)接受了將建筑瑰寶恢復昔日輝煌的挑戰。但是在設計,質量,時間,重量和成本方面都存在一些特殊問題。HRP聯系了 ODM(按需制造)團隊,該團隊使用Geomagic Design X逆向工程軟件,選擇性激光燒結(SLS)3D打印來創建原始龍的輕巧,耐用的復制品。
現在,72個基于原始裝飾的大型龍已經3D打印,并被安裝在歷史悠久的聯合國教科文組織世界遺產建筑上。3D打印龍的安裝不僅標志著HRP*近在Kew的大寶塔恢復工作的完成,也標志著教科文組織項目中增材制造的*廣泛使用。

三維掃描龍雕,作為逆向工程工作流的一部分

質量首屈一指 3D打印復雜的龍并不像在STL文件上打印打印那么容易。因為雕塑需要盡可能真實,并且因為許多原始的木龍沒有得到很好的保存 —— 甚至有傳言稱龍被用作支付皇家賭博債務 —— 3D Systems必須有效地對龍進行逆向工程,才能獲得3D打印模型。
*終龍雕像的大小從1.2--2米不等

設計龍雕像 為實現這一目標,3D Systems的ODM(按需制造)團隊使用FARO Design ScanArm捕獲木雕龍的3D掃描。然后將掃描數據導入到3D Systems的Geomagic Design X逆向工程軟件中,這使得團隊不僅能夠確保準確的細節,還能整合中空結構以減輕重量。根據該團隊的說法,它能夠將3D打印龍的重量減輕60%,與木制龍相比(重量在7到15公斤之間)。減輕重量可以減少對歷史悠久的大寶塔的壓力。
隨著龍的三維模型準備和縮放成各種尺寸(長度在1150毫米到1850毫米之間),ODM團隊采用3D Systems sPro 230 SLS打印機,打造耐用,輕便的打印件。每條龍都是用DuraForm PA材料打印的,這是一種耐用的聚酰胺12尼龍材料,其特性適合龍的外觀和功能。
“我們求助于3D Systems,以提供該項目所需的快速吞吐量,準確的細節和出色的整理,”歷史皇家宮殿項目總監Craig Hatto表示。“3D Systems團隊的工程技術,輕量化龍雕像的機會,以及SLS 3D打印的材料壽命是該項目的關鍵考慮因素。”
龍雕使用DuraForm? PA 打印,這是一種耐用的聚酰胺12尼龍材料

增材制造的隱性效益 HRP計劃對16世紀的大寶塔進行翻新。*步是進行調查,顯示結構的具體公差,并在全盛時期發掘建筑物的原始圖和早期圖紙。“我們必須弄清楚的主要挑戰,”HRP項目經理Rob Umney解釋說,“就是如何制造龍。”
保護寶塔底部的八條*大的龍是由非洲紅雪松木雕師制作的。這八條龍總重量約2500千克,對舊結構造成巨大壓力。因此,Umney補充道,“我們需要一種新技術才能讓它變得非常輕盈。”
3D Systems參與該項目始于2016年,當時該公司正式贏得了使用3D打印制作龍的合同。
*早的3D形式的龍是一個粘土模型。這個模型及其隨后的木雕,由3D Systems使用FARO ScanArm進行3D掃描,為3D打印創建數字框架。
SLS 3D打印解決了HRP修復團隊對質量、重量、時間和成本的擔憂

采用3D打印技術修復歷史遺跡 3D Systems*大的SLS 3D打印機Pro 230用于打印所有72條龍,其打印尺寸為550x550x750mm(長x寬x高)。從不到1米到1.5米的長度測量,龍必須被分割成五個不同的部分用于打印:頭部,中心體,左翼,右翼和尾部。
根據估計,一條1.5米長的龍需要大約18個小時才能打印出來。總體而言,全部構建(建模,打印,后期處理,繪畫,燙金)花了大約一年的時間。
每條龍都是空心的,由公司標準的DuraForm SLS材料制成,PA 12尼龍具有優異的耐化學性和抗拉強度。在到達寶塔之前,用這種材料打印的3D龍在英國的BAE系統公司進行了風洞試驗。通過該測試產生的完成設計意味著在強風下龍將毫發無損。
除了輕量化之外,3D打印還確保每條龍都能保留一些個性。總的來說,主龍設計上有18個3D打印版本,圖中的左右鏡像保留了格魯吉亞的對稱性。
每條龍,以項目中涉及的工程師之一的名義進行個性化。每件作品也都用序列號進行3D打印,以幫助組裝。

大揭秘 由于客戶的機密性,制作龍的成本的確切細節仍然未公開,但 3D Systems Europe的區域銷售經理Simon Hammond表示是“六位數”。
“我們經常看到3D打印技術應用于新的創新,當我們有機會創造歷史時,這是非常令人興奮的,”3D Systems的塑料和按需制造高級副總裁兼總經理Phil Schultz評論道。“通過與歷史悠久的皇家宮殿的合作,我們能夠將新技術帶入歷史性的里程碑 —— 將其恢復到昔日的宏偉,并幫助確保未來幾代人都能目睹其風采。”
“這證明了我們的隨需應變制造團隊的能力和專業知識,”他補充道。“我們的全套耐用材料,3D打印技術,逆向工程軟件 和實用專業知識使我們能夠創建定制解決方案,無論客戶的需求多么獨特。”據了解,聯合國教科文組織世界遺產于2018年7月13日重新向公眾開放。