試論3D 打印在園林景觀中的創新應用

張超

（北京東方風景智慧科技有限公司，北京 100015）

0 前言

3D 打印技術屬于一種快速打印技術，主要是利用數字模型文件為前提，能夠通過黏附材料（例如金屬或塑膠粉末等），利用逐層打印建立物體結構，從而實現高效打印的一種技術。一般情況下也可以這樣理解，3D 打印機主要是將普通打印機中的墨水以及紙張替換為陶瓷、塑料以及金屬等真實性材料，然后利用計算機平面設計，根據設計圖打印為實際的三維對象。現階段此技術主要被應用在航空航天、醫療制造、建筑機械、土木設計以及工業生產等行業當中。園林景觀屬于社會基礎建設，民生保障領域的關鍵組成內容，利用可視化技術將園林景觀再現，屬于園林景觀實現現代化設計的關鍵手段。利用3D 打印技術實現園林景觀的設計，同時也是保障現代化虛擬現實模擬的主要技術。3D 打印技術能夠把園林景觀設計中的三維場景打印在計算機上，使工程師們能夠更現實、更全面地感受園林景觀的姿態和美，促進園林景觀的現代化發展以及多樣化進步。

1 3D 打印技術在園林景觀設計中的相關概述

1.1 3D 打印技術的發展概況

3D 打印技術相比于傳統打印技術的主要區別為關鍵材料的應用。傳統打印機所運用的材料通常為墨水以及紙張等材料，而現階段的3D 打印技術則利用真實存在的工業材料。3D 打印技術使用CAD 構圖，它可以在打印的時候執行相應數字切片流程，把該類型的數據傳輸至電腦當中，然后在3D 打印機上實施逐層打印，同時把打印切片逐層傳送到打印機，直到它們逐漸堆疊成為一個相對完善的模型。

1.2 3D 打印技術在園林景觀中的特點

1.2.1 多樣性

3D 打印技術在材料應用方面存在多樣化特點，因為現階段我國現代園林景觀設計可以實現大部分人的美學需求，所以可以保障園林景觀建筑可以在材料應用、外形設計以及整體分布等方面展現多樣化發展。

1.2.2 環保性

3D 打印技術還存在一個典型的特點，那就是環保性。該特點通常是表現為該技術無污染、能量消耗非常低、資源利用較少等方面。在資源利用方面，因為3D 打印技術自身可以根據設計圖紙打印出非常精確的模型，因此在材料應用方面相對較少，所以資源利用也非常合理，不會做出過多的消耗；在能量消耗應用方面，3D 打印機的核心能量為電能，并且由于3D 打印技術的有效發展，其在耗電量方面也在逐漸減少；污染排放方面，現階段，我國大多數3D 打印機應用的原材料基本上為無毒、無污染的，因此在使用3D 打印機進行打印的過程中，形成的建筑模型也是沒有任何污染的。

1.2.3 可循環利用

在園林景觀設計的過程中，3D 打印技術所在制作過程中，會產生一定量的廢棄物質，而這些物質通常可以進行二次利用，也就是將原材料再度應用在3D 打印機當中，從而實現資源的高效應用。

1.2.4 質量精細

3D 打印技術主要是以電腦技術為基礎的現代化科學技術，因此，在園林景觀設計的應用過程中，對比傳統的景觀設計在質量上更加精準。所以，在園林景觀設計過程中，你會發現通過3D打印技術成型的園林景觀其內部布置更加美觀，設定也更加科學合理。

1.2.5 完成復雜操作

伴隨現階段人們針對傳統藝術文化的追求，我國大多數園林景觀在設計的過程中，都會應用到古風古建筑等藝術內容，而且古風建筑在設計方面非常的復雜，不僅對于涉及質量有著非常高的要求，對于結構要求更是有了全新的規劃，如古建筑亭臺軒榭這些物品的搭配等。然而通過3D 打印技術的應用之后，這些建筑成品都會顯得非常單一，所有復雜的操作在3D 打印技術當中顯得那么簡單。

1.3 3D 打印技術在園林景觀中的流程步驟

1.3.1 選擇合適的位置裝配3D 打印裝置

在現實設計當中，我們在進行3D 打印園林景觀的過程中，首先需要選擇一個合適的區域，然后安裝3D 打印設備，因為3D打印設備并不像打印機那么單一，它不僅外觀巨大，且功能相對較多，所以需要一個較大場地作為3D 打印設備的工作區域。

1.3.2 按照設計圖紙進行逐層打印

在選擇合適的位置安裝3D 打印裝置之后，我們需要把設計完成的藍圖傳輸到電腦當中，然后直接啟動程序展開運行。在這個階段中，3D 打印設備則會根據目標內容展開逐層打印。

1.3.3 通過周遭環境打印出園林景觀

在周圍環境當中選擇相應的位置，打印出符合工程師要求的相關配件。

1.3.4 組裝

在相關配件打印完成后，需要將其于本體展開組裝即可。

1.3.5 人工干預實施精細化校準

在對園林景觀配置組合完成之后，需要對其展開人工干預，將所有物品實施校準，最后則是進行定型處理。

2 3D 打印技術對園林景觀設計產生的影響

減少完工時間。3D 打印技術主要是將設計藍圖從電腦傳送至3D 打印機，其次則是實施逐層列印。與普通的人工建筑存在明顯的差異，采用這種技術的景觀設計能夠有效縮短完工時間。相關研究發現，建造相同的景觀園林，人工處理大約利用一個多月的時間，而使用3D 打印技術僅用到一周的時間。

減少人力成本。3D 打印技術是直接利用設備制作空間圖形結構，在打印的時候，僅利用3～4 個人對設備進行管理、在設備中加入原料以及校準建筑物等工作即可，這些人力利用比傳統的景觀建筑設計減少了非常多的成本。

控制成本利用。3D 打印技術能夠有效控制園林景觀設計的成本，主要存在于兩個方面：原材料利用成本以及勞動力利用成本。在勞動力利用成本方面，依靠3D 打印設備生產，能夠有效降低可支配的勞動量；其次，園林景觀設計的生產時間縮短了，間接減少了建筑期間的勞動成本；就原材料利用成本而言，材料建造的準確性大大減少了原材料的不必要浪費，從根本上減少了成本投資等相關問題。

人性化發展。3D 打印技術能夠利用模型設計來實現開發人員的具體需求，所以這種現象從某種意義上而言，能夠按照開發商的要求來進行人性化設計。它形成了一種人與人之間，能夠實現面對面交流的方式。例如，若是開發商要求制造商制作一套景觀園林的設計方案，此時通過3D 打印技術能夠創建最適合其需要的建筑，從而最大化滿足開發商的多樣化需求。

富含創意性。借助3D 打印技術，我們不再局限于古板、僵硬的建筑結構，而是可以在大腦中構造出自己的想法，并通過3D打印技術創造出具備無限創意的園林景觀。

實現傳統建筑的傳承。對于我國而言，古代園林景觀一類的建筑能夠稱得上是豐富多彩。大多數非常著名的園林景觀放到現在仍然是很多人模仿的目標，如非常典型的蘇州園林、圓明園等景觀。伴隨我國傳統園林景觀設計技術的失傳，導致傳統建筑在傳承方面面臨著非常大的挑戰。通過3D 打印技術的應用，能夠輕松完成傳統園林景觀設計當中某些復雜的元素建造，從而可以利用3D 打印技術對傳統文化的創新發展，并繼承我國具有時代見證的優秀技法。

3 3D 打印技術在建筑景觀設計表達中的應用

3.1 云南省昆明市瑞升科技園二期項目

本研究查閱了關于我國云南省昆明市瑞升科技園第二期項目的建設，發現該項目屬于一棟三層的建筑，同時建筑附近屬于城市街道，并且周邊廠區之間大多樓層相對較低，因此，在建筑設計的過程中，該項目屬于占地面積相對較大且比例較高的建筑，給人們呈現一個較矮扁平狀的外觀。在進行設計的過程中，項目工程師在向其中融合了綠色無污染的基本理念，通過非常豐富的鋁合金材料制作出具有藝術感的肌理視覺特征，這種肌理感覺針對模型設計人員而言，存在非常龐大的任務量，并且對于精細化標準而言，有著非常高的要求，傳統的人工設計完全不能應用在這種設計當中。

3.2 上海建工設計人行景觀橋項目

由上海建工園林集團、機施集團等設計、建造的3D 打印景觀橋正式投放于普陀區桃浦中央綠地，這是國內第一座運用3D打印技術完成的一次成型、最大跨度、多維曲面的高分子材料景觀橋。該項目歷時5 周精心制造完成，將它安裝在百崎湖生態連綿帶施工現場山水田塘區的旱溪上。景觀橋全長17.5m，寬3.2m，高3.2m，橋體凈重12t，通過先進的“3D 打印技術”分段打印、組合成型，前后花費一個多月時間。橋體材料采用ASA 玻璃纖維增強，組成新型材料，造出波浪形的橋，比起傳統混凝土灌漿制造法縮短了將近一半以上的時間。在打印工藝上，通過近百次打印試驗和不斷優化，采用預熱及后保溫裝置，提高打印作業空間的溫度，保證了3D 打印材料層層粘結力；同時研制密實裝置，經過幾百萬次的拍打，顯著提高打印效果。同時，對該橋的表面進行藝術涂裝，使具有藝術氣息的景觀橋更具靚麗光澤。

4 結束語

總而言之，3D 打印技術作為一種全新的技術，針對人們未來的日常生活有著非常重要的意義，如3D 打印骨骼、打印建筑模型等。在園林景觀當中應用3D 打印技術，不僅能夠有效實現復雜設計簡單化，同時還能夠保障園林景觀設計的高效性，還能夠減少成本的使用，對于園林景觀設計的未來發展有著非常重要意義。