הגבול החדש ב-Architectural Wood Works

הצומת של ייצור תוספת ו נגרות מסורתית מעצב מחדש את האופן שבו אדריכלים ובניינים ניגשים לבניית עץ. 3D הדפסה טכנולוגיה, פעם מוגבל פלסטיק ו resbitins, התבגר עד לנקודה שבה הוא יכול לייצר מרכיבים אדריכליים מורכבים עץ עם רמה של דיוק שהיה בעבר בלתי ניתן לחדור, זה התכנסות מאפשר למעצבים מעבר למגבלות של ייצור תת-קרקעי; שבו חומר מגולף עם שכבת עץ מורכבת, או ממשטח של יכולת פעולה גיאוגרפית, במקום זאת, הוא משלבת, הוא משלבת, הוא גמישה.

עבור אדריכלים ומדגמים, זה לא רק חידוש.זה מייצג שיטה מעשית לייצור רכיבים עתירי עץ גבוהים בקנה מידה תוך צמצום פסולת חומרית וקיצור קווי זמן הפרויקט. כמו תעשיית הבנייה מחפש שיטות יעילות יותר ובר קיימא, ארכיטקטורת עץ מודפסת תלת מימדית עומדת כנתיב בר קיימא קדימה.

למה 3D הדפסה חומר לאדריכלות וודן

עבודת עץ מסורתית מסתמכת על טכניקות תת-אקטיביות: ראה, גילוח, גילוח, חולף, ו חולות. שיטות אלה לייצר פסולת משמעותית וכפות מגבלות גיאומטריות על מה שניתן לייצר. 3D הדפסה, לעומת זאת, בונה רכיבים באופן תוספתי, המציעות מספר יתרונות ברורים במיוחד ביישומים אדריכליים.

חופש גיאומטרי ודעה קדומה

ייצור אדקטי מאפשר יצירת צורות מפורטות ומורכבות מאוד שיהיה קשה או בלתי אפשרי לעגל או להרכיב באופן ידני. עקומות מורכבות, תחת חתכים, מבנים פנימיים, צורות אורגניות & mdash; כל ניתן לממש עם דיוק ממדי נמדד במיקרונים.דיוק זה קריטי כאשר רכיבים חייבים להתאים יחד באופן חלקה באתר בנייה, במיוחד בפרויקטים בקנה מידה גדול שבו אפילו סטיות קטנות יכולות להיות היערכות משמעותית לבעיות.

התאמה עמוקה ללא עלויות

בייצור מסורתי, התאמה אישית מניעה עלות כי כל חלק ייחודי דורש כלי חדש, תבניות, או זמן ההתקנה.עם הדפסה תלת מימדית, המודל הדיגיטלי הוא הדבר היחיד שמשנה שינויים.אדריכלים ומעצבים יכול בקלות לשנות פרמטרים כדי להתאים רכיבים עבור פרויקטים ספציפיים & mdash; החלת ריפוי, עובי, או דפוס & mdash; ללא תיקון הוצאות נוספות.

צמצום הפסולת החומרית

תהליכים מורכבים יכולים לבזבז 30% עד 50% מחומר הגלם כמו צ'יף או מעצורים. ייצור אדקטי משתמש רק בחומר הדרוש לבניית החלק, לעתים קרובות עם תבניות פנימיות של חוסר נאמנות אשר להפחית משקל תוך שמירה על כוח.יעילות זו תואמת את הביקוש הגובר לנהגים בבנייה בר קיימא ומסייעת לפרויקטים לעמוד בהסמכה בנייה ירוקה כגון LEEDED או BRACEED.

Prototyping and Production

הפשטות המהירה כבר זמן רב הייתה כוח של הדפסה תלת-ממדית, אבל הטכנולוגיה התפתחה לתמוך בייצור שימוש קצה גם.עיצוב אילוצים שפעם לקח שבועות יכולים להסתיים בימים.עבור רכיבים אדריכליים, זה אומר אישורים מהירים יותר של לקוחות, פתרון בעיות מהיר יותר, וקווי זמן קצרים יותר של הפרויקט. כאשר בשילוב עם זרימות עבודה דיג דיגיטליות, עיצוב יכול לעבור מהרעיון להתקנה בשבריר של זמן מסורתי.

זרם העבודה הדיגיטלי-to-Physical Workflow

פיתוח רכיבים אדריכליים מעץ עם הדפסה תלת מימדית עוקב אחר תהליך מובנה שמגשר על עיצוב דיגיטלי וההבחנה הגופנית.הבנת כל שלב הוא חיוני עבור אדריכלים וממריצים המבקשים לשלב את הטכנולוגיה הזו לתוך התרגול שלהם.

שלב 1: מודלים ואופטימיזציה דיגיטלית

התהליך מתחיל עם parametric או ישיר 3D מודלים תוכנה כגון Rhino 3D, Autodesk Fusion 360, או בלנדר אדריכלים לעצב את הרכיב עם פרטים גאומטריים מלאים, חשבונאות עבור עומסים מבניים, ממשקי הרכב, והכוונה אסתטית.בשלב זה, המודל מותאם לייצור תוספים & mdash; מדגמי חימצום פנימיים כדי להפחית את השימוש בחומרים, או להקל על תכונות יעילות למזער דרישות בדיקה, כדי למדפסות.

כלים עיצוביים יעילים יכולים עוד יותר לחדד את הצורה, באמצעות אלגוריתמים ליצירת צורות יעילות ומדהימות מבחינה מבנית.כלים אלה מדמיינים כוחות ומסלקים חומר שבו אין צורך, וכתוצאה מכך מבנים אורגניים דמויי עצם שהם חזקים אך חזקים.

שלב 2: הכנת הדפסה ועריכה

ברגע שהמודל הדיגיטלי הוא סופי, הוא מייצא כקובץ STL או OBJ ויובא לתוך תוכנת סליקה.הפורה ממיר את הגיאומטריה 3D לתוך סדרה של שכבות אופקיות דקות ומייצר את ההוראות G-code המדריכות את המדפסת. Parameters כגון גובה שכבת, מהירות הדפסה, צפיפות אפיל, וטמפרטורה נקבעים על בסיס חומר וסיום עבור צינורות המבוססים על עץ או צינורות מיוחדים עשויים להיות צורך צינורות.

שלב 3: ייצור תוספתי

המדפסת מבצעת את ה- G-code, בונה את שכבת הרכיב על ידי שכבה.בהתאם לטכנולוגיה המשמשת & mdash; deposition Modeling (FDM), סטראוליתוגרפיה (SLA), או נקשרת מטוס סילון ו-mdash; התהליך יכול לקחת בכל מקום משעות עד כמה ימים עבור חלקים גדולים או מפורטים ביותר. במהלך הדפסה, החומר מופקד, או מכובש על פי תהליך מסוים המכיל אבקה עץ.

שלב 4: פוסט-Processing and Finishing

לאחר הדפסה, הרכיב עשוי לדרוש עיבוד לאחר כדי להשיג את המראה הסופי שלה ואת המאפיינים מכניים.צעדים נפוצים כוללים הסרת מבני תמיכה, חול או מסנטר כדי לשפר את ההשלמת, החלת חותמות או סימורים, ורכיבים מרובים-חלקיים מתרבים. בחלק מזרימות עבודה, החלק המתוקש 3D משמש דפוס אדני עבור ליכוד או כתבנית עבור סיבי עץ לתוך צורה.

חומרים וטכנולוגיות הדפסה

הצבעים החומריים של אדריכלות עץ מודפסת תלת מימדית מתרחבים במהירות.בעוד שדפסת עץ טהורה נותרה מאתגרת בשל תכונות האנסוטרופיות של החומר ונטייה לנפץ, כמה גישות מעשיות הופיעו.

דף הבית > FDM Printing

מודל פיזור משופע (FDM) הוא הטכנולוגיה הנגישה ביותר עבור הדפסת רכיבים דמויי עץ. pLA מיוחד משלב PLA (חומצה פולילקטית) או ביופלסטים אחרים עם סיבים עץ קרקעיים בשפע; לעתים קרובות מן אורן, במבוק או cork. אלה הדפסה על מכונות FD סטנדרטי עם שינויים קטנים, כגון שימוש לאזן גדול יותר למנוע כתמים חזותיים, כולל כתמים טהורים, כולל צבעים טהורים, כולל מתכתיים טהורים, כולל ויזואליים, כולל קומפקטיים, הם מורכבים.

Binder Jetting עם אבקת ווד

גישה מתקדמת יותר משתמשת בטכנולוגיית סילון מחוספסת, שבה שכבת עץ דקת מתפשטת על פני פלטפורמה בונה וכבל נוזלי הוא מופקד באופן סלקטיבי כדי למזג את החלקיקים.תהליך זה יכול להשיג פרטים יפים ואינו דורש מבני תמיכה כי אבקת unbound תומך בתכונות overhanging.לאחר הדפסה, החלק הוסר מן האבקה ומחדור עם רזרבה או להגדיל את העוצמה ואת עמידות יש מרכיב אחרון גבוה יותר מאשר דפוס עץ.

Stereolithography for High-Precision Molds

Stereolithography (SLA) משתמש לייזר או אור UV כדי לרפא שכבת רזסין נוזלי על ידי שכבה. בעוד SLA אינו הדפסה ישירות עץ, זה משמש נרחב לייצר תבניות ותבניות לרכיבה של תרכובות עץ מבוסס עץ או להרכיב שכבות veneer. גישה זו עקיפה מאפשרת פרטים על פני השטח קנס מאוד ונקודות חדות, מה שהופך אותו אידיאלי עבור תבניות דקורטיביות, לוחות דקורטיביים, ופאנלים אחרים שבו הם מרכיבים כפולים.

פיתוח ביו-מבוסס וטבעי Composites

מחקר מתמשך מתמקד בפיתוח חומרים שהם יותר בר קיימא ויותר לחקות את המאפיינים של עץ מוצק. סיבים טבעיים מרוכבים באמצעות קנבוס, flax, או cellulose nanocrystals מציעים השפעה סביבתית נמוכה יותר וביצועים מכניים משופרים. כמה קבוצות מחקר חוקרים חוקרים חוקרים הדפסה ישירה של עץ פסטה & mdash; תערובת של חלקיקים, מים, ו a Natural כבלר &mashed; במעקב על ידי קבוצות מחקר אלקטרונים, עדיין לא ניתן להדפיס באופן מלא, בעוד הם יכולים להיות נרחב יותר ויותר על ידי קרינה מתקדמת.

יישום אמיתי בעולם ואירוע אדריכלי

אדריכלים ומדגמים ברחבי העולם כבר מאיצים הדפסה תלת מימדית כדי לממש מרכיבים מעץ מורכבים בפרויקטים בנויים. דוגמאות אלה מוכיחות את הערך המעשי של הטכנולוגיה בקנה מידה ויישומים שונים.

פאנלים דקורטיביים ו- Facade Elements

אחת האפליקציות המיידיות ביותר היא ייצור לוחות דקורטיביים וחזיתיים המתועדים עם הקלה על פני השטח המורכבת. גילוח מסורתי או CNC routing של לוחות כאלה הוא זמן-consuming ומייצרת פסולת משמעותית.דפסת תלת מימד מאפשרת למתכננים ליצור דפוסים רצופים, חלקה אשר זורמים על פני לוחות מרובים, עם כל יחידה להיות מעט שונה אם תרצה.

הצטרף וחיבורים

בבנייה מעץ, מצטרף הוא המקום שבו העיצוב פוגש מציאות מבנית.מפרקים מורכבים כגון dovetails, מפרקי אצבע, וחיבורי חרטה-וטן יכולים להיות מודפסים 3D כתבניות מאסטר או כרכיבים ישירים, להבטיח התאמה מושלמת ועקביות על פני כמויות גדולות.זה בעל ערך במיוחד במערכות עץ prefabricated שבו מאות מפרקים זהים או שונים חייבים להיות מיוצר עם סובלנות הדדית, כדי לאפשר מחברים מסורתיים גם יחד עם יכולת תקשורתית.

יצירת קטגוריה: Cast-in-Place Concrete

הדפסה תלת מימדית משמשת גם לייצור טפסים עבור אלמנטים קונקרטיים ליהוק המשלבים מרקמים עץ או דפוסים.על ידי הדפסה תבנית עם משטח עץ-גראין, קונקרטי יכול להיות לוהק עם המראה האסתטי של עץ תוך שמירה על המאפיינים מבניים של בטון חזק.טכניקה זו כבר הועסקה במספר פרויקטים אדריכליים פרופיל גבוה כדי ליצור קירות קונקרטיים מרקמים המחקים תוכניות עץ בגילאים, ובכך להפחית את הצורך עבור קלפטים נוספים ופשטות.

פנים Fit-Outs ו- Millwork

מפעל פנים גבוה ו-mdash; כגון מדרגות מותאמות אישית, סלילות, לוחות וריהוט & mdash;benefits מיכולת הדפסה תלת-ממדית לייצר צורות אורגניות ודפוסים חוזרים. עבור מלונות יוקרה, חללים קמעונאיים, ופרויקטים למגורים, רכיבי עץ מודפס מציעים דרך להשיג עיצובים ייחודיים, אחד מסוגו ללא עלויות מובילות ומקושרות עם כלי רכב, מאפשר גם לשילוב פונקציונליות כגון ערוצי ניהול פונקציונליים, כגון פונקציונליים, כמו גם תכונות פונקציונליות, כגון פונקציות פונקציונליות, כגון פונקציות פונקציונליות, כגון פונקציות פונקציונליות, כגון, כגון פונקציות פונקציונליות, כגון פונקציות ניהולית, כמו גם תכונות ניהולית, כגון, כגון פונקציות של פונקציות פונקציונליות, כגון פונקציות של פונקציות פונקציונליות, כמו גם.

הבנת הגבולות

למרות הבטחתו, הדפסה תלת-ממדית של רכיבים אדריכליים מעץ אינה ללא אתגרים. מראה מאוזן הוא חיוני עבור מתרגלים להעריך אם הטכנולוגיה מתאימה לפרויקט שלהם.

המונחים:

רוב מדפסות תלת-ממדיות לבנות כרכים המוגבלים ל-1 מ"ק אחד.בעוד שמדפסות תעשייתיות גדולות של פורמטים, הן יקרות ופחות זמינות. עבור רכיבים אדריכליים גדולים ו- mdash; כגון עמודות מלאה או בסמיכות ארוכות; חלקות חייבות להיות מודפסות בחלקים והתאספו, המציגות מורכבות נוספת בהצטרפות והיערכות.

תכונות חומריות ויציבות

סדקים מלאים עץ ורכיבים מעץ מודפסים עדיין לא מתאימים לביצועים מבניים של עץ מוצק, במיוחד ביישומים נושאי עומס.הפוליפרים המשמשים ברוב הסדקים להפחית את הנוקשות ויכולים לזחול תחת עומס מתמשך. התנגדות Moisture היא גם דאגה, שכן רבים מרוכבים עץ מודפסים הם רגישים יותר לנפיחות והשפלה מאשר ליישומים חיצוניים, ציפויים נוספים או קיבולת לעתים קרובות נדרש כדי להבטיח עמידות לטווח ארוך.

שיקולים

מדפסת 3D תעשייתית המסוגלת לייצר רכיבים אדריכליים מייצגת השקעה משמעותית הון.עלויות חומריות עבור סדקים מיוחדים או כובלים הם גבוהים יותר מאלה עבור מוצרי עץ סטנדרטיים או מהונדסים.עם זאת, משוואה העלות משתנה כאשר גורם חיסכון בעבודה, פסולת מופחתת, וחיסול כלי ייצור קצר או רכיבים מותאמים ביותר, הדפסה 3D יכול להיות יותר כלכלי מאשר שיטות מסורתיות.

Surface End and Post-Processing

טבע שכבת-על-ידי-שכבות של הדפסה תלת-ממדית מייצר אפקט תצפית גלוי על משטחים מעוקלים.בעוד שניתן לצמצם זאת באמצעות גבהים יפים יותר ותהליכים לאחר-מעבדה, השגת חלק, מוכן-לתקנה מחייבת עבודה נוספת.עבור רכיבים המיועדים ליישומים בעלי יכולת גבוהה, הזמן שבילה על חול, מילוי, והשלמת חייב להיות מופקד לתוך התקציב.

התחום של אדריכלות עץ מודפסת תלת מימדית מתפתח במהירות, מונע על ידי התקדמות במדעי החומרים, מדפסת וכלים עיצוב דיגיטלי.

הדפסה גדולה ופופולריות

זרועות רובוטיות תעשייתיות מצוידות בראשי הדריון דוחפות מעבר לגבולות הגודל של מדפסת בסגנון gantry מסורתי.מערכות אלה יכולות להדפיס רכיבים כמה מטרים באורך ויכולות להיות רכובות על פלטפורמות סלולריות או משולבות בקווי ייצור במפעל.מחקר במוסדות כגון FLT:0Institute for Computational Design (ICD)FLT:1 באוניברסיטת שטוטגרט הראה הדפסה רובוטית של מבנים ארכיטקטוניים בקנה מידה מורכב של עץ.

מערכות חומרים בר קיימא

הפיתוח של חומרים המבוססים על ביו-דו-ממדיים לחלוטין וצפויים הוא עדיפות לתעשייה.לignin-based Cableers, ננופיברילס, ורכיבי Mycelium נחקרים כחלופות לפולימרים המבוססים על נפט.אם חומרים אלה להשיג יכולת מסחרית, הם יכולים להפוך את ארכיטקטורת עץ תלת-ממדית לא רק בת-קיימא אלא גם פחמן-נפט, כמו משקעים לאורך כל החיים של הבניין.

עצרות אוטומטיות וזרימות עבודה דיגיטליות

הדפסה 3D עם הרכבה רובוטית, ראיית מחשב, ובקרת איכות בזמן אמת יכול ליצור צינורות ייצור אוטומטיים לחלוטין. במערכת כזו, רכיבים מודפסים נבדקים, מכוונים, מקובצים, מקובצים על ידי רובוטים, צמצום עלויות העבודה ודיוק גובר. תאומים דיגיטליים ו-mdash; העתקים וירטואליים של רכיבים פיזיים ו-mdash; מאפשרים לאדריכלים לעקוב אחר כל חלק דרך שרשרת האספקה ולוודא תאימות עם מפרט עיצוב.

תקנות והסמכת

כאשר הטכנולוגיה בוגרת, קודים בנייה וסטנדרטים מתחילים לטפל ברכיבים מבניים 3D-print.ארגונים כגון:0 International Code Council (ICC) ,ICC) ,FLT:1 ו-FLT:2ASTM InternationalFLT 3D, מפתחים קריטריונים להערכה לייצור תוספים בבנייה.אימוץ נרחב יהיה תלוי בהקמת פרוטוקולים אמינים לנכסים חומריים, עמידות לטווח ארוך, עמידות לטווח ארוך.

ניסיון מעשי עבור אדריכלים ומתכננים

עבור אלה שוקלים שילוב של רכיבי עץ מודפסים 3D לפרויקטים שלהם, גישה מעשית היא חיונית.התחל עם יישומים בקנה מידה קטן, לא מבנים כגון לוחות דקורטיביים, Signage, או מפעל פנים כדי לצבור ניסיון עם החומר וזרימת העבודה.שותף עם חנויות ייצור מנוסים המתמחה בייצור תוספת עבור אדריכלות & mdash; חברות אלה יכולות לייעץ על עיצוב הדפסה, בחירת חומרים, אופטימיזציה מהירה בזמן ניתוח כדי לאפשר עיצוב מלא של מודלים כדי לייצר מודלים במהירות.

מקורות חיצוניים כגון:0(Arch דיישופ Project ArchivesFLT) 1 ו-(FLT:2Dezeen 3D הדפסה כיסוי סיקור FLT 3: להציע מחקרים ומניעה מתמשכת.

מסקנה

הדפסה תלת מימדית עברה מעבר למעבדת הנטוטיפינג ולסדנת האדריכל, המציעה שיטה מעשית לייצור רכיבים עץ מורכבים שהיו פעם התחום של אמן או סימולציות דיגיטליות.הטכנולוגיה מספקת דיוק, התאמה אישית, צמצום פסולת, ומהירות ומהירות; מתבגרים כי הם מתאימים ללחצים וסדרי העדיפויות של בנייה עכשווית.