3D打印在景观设计中的运用

田洁

（闽江学院海峡学院 福建福州 350108）

1 3D打印技术概述

快速成型的概念早在20世纪80年代就已经被提出，现在，这种快速成型的概念已成现实，并被大家称之为3D打印技术。目前3D打印技术已经被运用到了多个领域之中，此技术在工业、医药、汽车、建筑、军事、教育等多方面都有着显著的成就。如今，3D打印已经不是什么新奇的名词，在国内，大部分学校都已经有了3D打印机，通过结合三维软件技术生成模型打印成实物，使得学生在创新能力和动手能力上都有了很大提高。国内建筑景观界对期关注度也越来越高，尤其是随着参数化设计以及数字化建筑景观的盛行，更多的设计师都是基于建筑景观形态复杂性和异形化的基础上进行设计，当传统的建造技术无法实现或实现困难时，3D打印就成为了最佳选择。近些年来，国内对于3D打印景观复杂性形态的成果还较少，基本是主要体现在建筑实践上，将3D打印技术应用到景观设计行业，这是一种创新的表现，也是行业发展需求的趋势。在突破了传统建造模式限制的基础上，增大了景观形态的可能性，使得3D打印景观的复杂性也从幻想变成了现实。

2 3D景观打印技术与传统景观相比优势

（1）从本质上来讲，大部分景观具有户外性的特点，景观小品、设施讲究成品的形体感和空间特性，部分异形的制作方式一般是通过翻制、锻造、铸成不同材质的成品。在此制作过程中，按照一比一的比例，需要反复调整和修改，每一次的工序都必不可少，针对一些体量很大的景观小品，还需缩小比例做模型，所耗费的人力物力时间跟3D打印出成品相比差别巨大。3D打印运用参数化设计，通过熔融沉积成型技术、立体光固化技术、三维印刷技术、选区激光烧结技术、激光成型技术、紫外线成型技术根据不同材料进行选择，以达到快速成型目的。设计师仅需通过参数化模型进行修改调整，从而节省了大量的时间，提高了工作效率。

（2）众所周知，景观是依托于场所而存在的，在景观设计过程中，要本着场所精神，对于场地的植物、小品、水系、道路等有个全方位的考量，要做统筹设计，景观的尺度、形态、色彩等都尤为重要。3D打印可以通过在三维设计软件中，打造宏观的该场景景观设计，模拟真实环境下的景观设施等状态，在整个场景的设计下，对局部的景观元素进行任意的拉伸、缩放，调整尺寸、形态和配色，选择和场地环境相匹配的景观设计元素。最后按照一比一的比例根据不同的材质直接打印出来，从而造成在施工过程中，因为施工方对尺寸、形态和色彩搭配存在误差所产生的纰漏。可以说，3D打印可以还原自己设计最原始的面貌，从而更真实的达到设计师的设计意图。

（3）传统的建筑和景观在施工过程中难以避免产生建筑垃圾，景观施工过程中石材、木材等均会产生大量的建筑垃圾。3D打印景观同时和3D打印建筑一样，可以使用原有的浪费的建筑垃圾，实现了建筑垃圾的再回收利用，这样可以有效地缓解建筑垃圾的堆积，减轻了自然环境的压力。从而提高了生活环境质量，减少了垃圾废弃物的排放。

（4）在安全性上，3D打印会引起普通民众的质疑。尤其是地震等自然灾害对于建筑景观本身的安全性提出了考验。加利福尼亚的设计师芬·麦克利奥德为此设计出了防震3D打印柱，不需要砖块和泥浆的前提下，建造3D打印沙子来承受最大负荷的地震状况。其中，地震柱是由可堆叠的空心砖组合而成为扭转结构，从而抵抗地震区最为强烈的震动。柱子本体向内倾斜3～5°，用印度砌体技术进行3D打印制造。通过3D打印的荷载安全性，使用一般在30～50年。

（5）另外，3D打印是不受环境和场地制约的，2013年伦敦建筑公司在月球进行了首座月球房屋的打印建造，由机器人利用先进的3D打印技术，利用月球上的土壤转变成建筑材料，底部是模块化管道，上面是充气式圆顶，以月球土壤为材料，通过D-Shape3D打印机在圆顶上打印出一层类似泡沫的轻质结构，能容纳四个人居住，不仅可以帮助人类抵御潜在的陨石攻击，有可以防辐射和保温等功能。可见，3D打印可以使用建造区特有的材料进行建造，成为一种新型环保建造类型。此结构无形中肯定了3D打印的存在性和其可以发展的新的高度，同时展示出3D打印技术可以创造接近自然生物系统的结构的潜在能力。

3 3D景观打印技术的展望

3.1 设计软件的革新

目前为止，作为二维平面图形绘制而长期使用的AUTOCAD软件一直被广泛应用，设计师利用AUTOCAD进行平面图形绘制，然后导入3DMax进行三维建模。这种方式一直沿用至今，由于简单的建模无法满足设计师的想法，为了更准确的表达，设计软件需要更精准的利用数字化语言去模拟自然界甚至物理界的任何几何形态，捕捉万物的连续性和复杂性将其转化为单一的二进制单位输入计算机中。一般在软件中通常用X、Y和Z坐标对其进行定位去获取物体的形状，但景观设计师去绘制一个复杂的景观形态时，没办法简单用一两个坐标去设置物体，需要一系列的坐标去定位3D模型。这种计算机语言的开发，可以避免手动绘制所产生的误差，通过新的插件或新的软件的开发，去除掉重复设计并能精准记录计算数据，景观设计师可以随意切换设计图纸的状态，轻易修改数据进行操作。当换做其他人接受这项设计时，也可以看懂设计意图并可修改和3D打印。这样设计软件不仅可以快速提高工作效率，还减少错误的发生。这种数字化技术的革新，为3D技术形成提供了技术的支持。

3.2 数字化景观的未来

相比其他进步而言，目前的设计软件仍然存在一定的问题，即不能详细绘制物件的内部细节，也不能用图形化的模式进行建模并无法将复杂的多种材料加以混合。3D打印打破了不能对原始形状进行几何化编辑的局限，3D打印可以制造出传统制造模式无法生产的复杂异形，尤其在景观设计空间中，一些景观节点上的异形设施，因为无法实现以及实现困难造成设计本身比较缺乏亮点，3D打印满足的了大量新型景观设计空间的标准要求。传统的曲面建模软件只对物体表面进行设计，缺乏对内部结构的设计，这就造成了景观元素只能欣赏，缺乏了人的参与性在里面，因为实用价值较低。3D打印以一种全新的方式将多种材料进行结合制造，不仅改变了传统材料的性能，创造出前所未有的新型复合材料，又打印出更多复杂多变的部件。在未来的景观世界，数字化对现实的捕捉将会是新的突破口，无论是CAD、3DMAX、SKETCHUP或犀牛，都在努力实现软件与现实之间的便捷式转换，人们通过数字化模式进行修改，这个进程是一个可逆的过程。数字化建造下的3D打印景观将会在建筑景观领域出现新的发展趋势。