在傳統(tǒng)建筑中，工人們用大批量生產(chǎn)的預(yù)制磚、工字鋼、混凝土圓柱和玻璃來(lái)建造樓房。奈里·奧克斯曼(Neri Oxman)是麻省理工媒體實(shí)驗(yàn)室（MIT's Media Lab）的建筑師和教授，她打算把這些建筑材料打印出來(lái)――用水泥、高分子材料及其他材料來(lái)代替油墨。奧克斯曼正在研發(fā)一種設(shè)計(jì)大樓的新方法，這種新方法利用了印刷術(shù)的靈活性。如果她成功了，那么她的策略會(huì)使當(dāng)前建造方法尚無(wú)法達(dá)成的設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)。
( c" [ o( h+ ^( _( P! @9 \現(xiàn)有的3D打印機(jī)也叫做快速成型機(jī)（rapid prototyping machines），它將結(jié)構(gòu)分層加工。目前，這些機(jī)器主要用于根據(jù)電腦設(shè)計(jì)制作精確的塑料模型。但隨著打印機(jī)的進(jìn)步及其能夠使用越來(lái)越多的包括金屬在內(nèi)的耐用材料，它們已經(jīng)成為一個(gè)有潛力又有趣的產(chǎn)品制造方式。
" f( S3 k- [$ |; F0 m奧克斯曼正致力于拓展這些機(jī)器的功能——比如，使它在打印時(shí)能夠改變聚合物的彈力或混凝土的多孔性——并且將打印頭安裝在靈活、比打印機(jī)擁有更多活動(dòng)空間的機(jī)器手臂上。- J6 {! C( ^+ ^, l+ _
她也從大自然中吸取靈感，來(lái)研發(fā)新的可利用這些功能的設(shè)計(jì)策略。舉例來(lái)說(shuō)，根據(jù)承重的不同，一根棕櫚樹干中木材的密度是有變化的。密度最大的材質(zhì)在外圍，那里的彎曲應(yīng)力最大，而中心則承重較輕、較多孔。奧克斯曼計(jì)算出可以這樣制造混凝土圓柱，即中心使用密度較小的水泥。這可將水泥用量減少10％，對(duì)建筑工程而言這是一筆可觀的節(jié)約。1 Z& }* B( d7 b* c4 L) V, R: ~
奧克斯曼正在研發(fā)一種軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)她的設(shè)計(jì)策略。她將結(jié)構(gòu)上的物理壓力以及諸如尺寸、整體形狀等設(shè)計(jì)限制，還有需要光照的大樓特定區(qū)域等數(shù)據(jù)輸入進(jìn)去。根據(jù)這些信息，軟件利用算法來(lái)詳細(xì)說(shuō)明結(jié)構(gòu)中使用的材料性質(zhì)需要進(jìn)行怎樣的改變。接著她便打�。ㄖ谱鳎┏龈鶕�(jù)這些細(xì)節(jié)而生成的小模型。8 P/ y/ }. F/ n0 T
她的早期成果非常出色而有趣，以至于在紐約的現(xiàn)代藝術(shù)博物館和波士頓的科學(xué)博物館都展出過(guò)。一個(gè)她稱之為“野獸”(Beast)的作品，是一把根據(jù)人體（她自己的身體）及其預(yù)計(jì)的壓力分布設(shè)計(jì)而成的椅子。3D結(jié)果模型模擬了一個(gè)復(fù)雜的細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)和樹枝狀結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)用于釋放壓力的柔軟部位和需要支撐的堅(jiān)硬部位。+ @5 H L* ^! Z3 k s
這項(xiàng)研究還處在早期階段，但這種建筑與設(shè)計(jì)的新策略暗示了許多新的可能性。比如，根據(jù)在大風(fēng)或地震中將要承受的壓力制作出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)模型，一面承重墻就可以被打印出來(lái)。6 C/ d! F# k b
這種模型也可說(shuō)明建筑對(duì)樓內(nèi)光照的需求。有些區(qū)域會(huì)有堅(jiān)硬、厚實(shí)的水泥，但在低承重區(qū)域，水泥可以非常透氣、透光，在作為一個(gè)屏障的同時(shí)還能節(jié)省材料和減輕結(jié)構(gòu)重量。在不承重區(qū)域，也可以制造出非常透氣、透光的水泥，或是將水泥逐漸與透明材料混合在一起。這些設(shè)計(jì)可通過(guò)增加室內(nèi)光照、減少人工照明來(lái)節(jié)約能源。最終，它將能夠同時(shí)打印出高效能的隔音和通風(fēng)設(shè)備。建筑的結(jié)構(gòu)可以很復(fù)雜，因?yàn)榇蛴〕鲈敿?xì)模型和簡(jiǎn)單模型的成本差不多。
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2011-4-19 16:46 上傳
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: _5 \, e4 V* }# T# z# h& ] 輕薄的承重材料：兩塊水泥塑件說(shuō)明了在一個(gè)結(jié)構(gòu)中透氣性將如何被改變。模擬了棕櫚樹交叉部分的圓柱體外圍密度很大，中心則是多孔的。
( Z/ F6 a _; }" U: S0 P來(lái)源：史蒂芬•基廷（Steven Keating）、 蒂莫西•庫(kù)克（ Timothy Cooke）
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- ^! x; @0 k2 [, y+ A: v; w更多的研究者正在研發(fā)可打印出墻體以及其他大型結(jié)構(gòu)的技術(shù)。南加州大學(xué)的工業(yè)與系統(tǒng)工程及環(huán)境工程的教授比洛克•霍什內(nèi)維斯（Behrokh Khoshnevis）已經(jīng)建立起一個(gè)無(wú)需容器便可澆注水泥墻的系統(tǒng)。奧克斯曼的工作將更進(jìn)一步，增加改變水泥性能的功能，并最終加工多種材料。' r/ |. N: M, [- R, J. X8 M# v
奧克斯曼的策略將在消費(fèi)產(chǎn)品與醫(yī)學(xué)器材方面投入較小規(guī)模的首批應(yīng)用。她運(yùn)用這個(gè)原理設(shè)計(jì)并制作了用于腕管綜合癥（carpal tunnel syndrome）的護(hù)腕。這批護(hù)腕針對(duì)不同病人的痛感量身定制。這個(gè)方法也可提升義肢的水平。
( b c8 c. M1 I( Y6 Q6 ?/ a. V35歲的奧克斯曼正與一批專業(yè)人士研發(fā)她的技術(shù)，其中包括麻省理工學(xué)院的材料科學(xué)教授克雷格·卡特（Craig Carter）。盡管他表示，奧克斯曼的方法面臨控制材料性能方面的挑戰(zhàn)，但其想法給他留下了深刻印象�！昂翢o(wú)疑問(wèn)，研究成果將會(huì)驚人地出色�！�& z; @. I" w; A* t
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發(fā)表于 2011-4-20 16:38:36
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