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消失230年后,逆向工程和3D打印让72只龙重返大宝

分类:相关问题发布时间:2020-12-04
【内容概述】英国邱园的大宝塔于1762年由威廉·钱伯斯爵士(SirWilliamChambers)完成,是一座10层高的观景廊,占地75英亩(现为300英亩),直至伦敦市。西洋与中国风结合的完美典范,建筑的每个层···
英国邱园的大宝塔于1762年由威廉·钱伯斯爵士(Sir William Chambers)完成,是一座10层高的观景廊,占地75英亩(现为300英亩),直至伦敦市。西洋与中国风结合的完美典范,建筑的每个层面都装饰着蛇形龙,*初是用木头雕刻而成。在宝塔揭幕之后的几年里,它吸引了大批人前来,人们惊叹于其163英尺高的建筑及其异国情调和引人注目的细节,包括彩绘木龙。但在19世纪80年代,龙被移除走了,被拆除用于建筑维护的龙没有被放回去。
新的龙是由3D Systems High Wycombe 精加工部门手工绘制的

被联合国教科文组织列为世界文化遗产 如今,大宝塔已成为联合国教科文组织世界遗产,需要进行重大修复。历史悠久的皇家宫殿(HRP)接受了将建筑瑰宝恢复昔日辉煌的挑战。但是在设计,质量,时间,重量和成本方面都存在一些特殊问题。HRP联系了 ODM(按需制造)团队,该团队使用Geomagic Design X逆向工程软件,选择性激光烧结(SLS)3D打印来创建原始龙的轻巧,耐用的复制品。
现在,72个基于原始装饰的大型龙已经3D打印,并被安装在历史悠久的联合国教科文组织世界遗产建筑上。3D打印龙的安装不仅标志着HRP*近在Kew的大宝塔恢复工作的完成,也标志着教科文组织项目中增材制造的*广泛使用。

三维扫描龙雕,作为逆向工程工作流的一部分

质量首屈一指 3D打印复杂的龙并不像在STL文件上打印打印那么容易。因为雕塑需要尽可能真实,并且因为许多原始的木龙没有得到很好的保存 —— 甚至有传言称龙被用作支付皇家赌博债务 —— 3D Systems必须有效地对龙进行逆向工程,才能获得3D打印模型。
*终龙雕像的大小从1.2--2米不等

设计龙雕像 为实现这一目标,3D Systems的ODM(按需制造)团队使用FARO Design ScanArm捕获木雕龙的3D扫描。然后将扫描数据导入到3D Systems的Geomagic Design X逆向工程软件中,这使得团队不仅能够确保准确的细节,还能整合中空结构以减轻重量。根据该团队的说法,它能够将3D打印龙的重量减轻60%,与木制龙相比(重量在7到15公斤之间)。减轻重量可以减少对历史悠久的大宝塔的压力。
随着龙的三维模型准备和缩放成各种尺寸(长度在1150毫米到1850毫米之间),ODM团队采用3D Systems sPro 230 SLS打印机,打造耐用,轻便的打印件。每条龙都是用DuraForm PA材料打印的,这是一种耐用的聚酰胺12尼龙材料,其特性适合龙的外观和功能。
“我们求助于3D Systems,以提供该项目所需的快速吞吐量,准确的细节和出色的整理,”历史皇家宫殿项目总监Craig Hatto表示。“3D Systems团队的工程技术,轻量化龙雕像的机会,以及SLS 3D打印的材料寿命是该项目的关键考虑因素。”
龙雕使用DuraForm? PA 打印,这是一种耐用的聚酰胺12尼龙材料

增材制造的隐性效益 HRP计划对16世纪的大宝塔进行翻新。*步是进行调查,显示结构的具体公差,并在全盛时期发掘建筑物的原始图和早期图纸。“我们必须弄清楚的主要挑战,”HRP项目经理Rob Umney解释说,“就是如何制造龙。”
保护宝塔底部的八条*大的龙是由非洲红雪松木雕师制作的。这八条龙总重量约2500千克,对旧结构造成巨大压力。因此,Umney补充道,“我们需要一种新技术才能让它变得非常轻盈。”
3D Systems参与该项目始于2016年,当时该公司正式赢得了使用3D打印制作龙的合同。
*早的3D形式的龙是一个粘土模型。这个模型及其随后的木雕,由3D Systems使用FARO ScanArm进行3D扫描,为3D打印创建数字框架。
SLS 3D打印解决了HRP修复团队对质量、重量、时间和成本的担忧

采用3D打印技术修复历史遗迹 3D Systems*大的SLS 3D打印机Pro 230用于打印所有72条龙,其打印尺寸为550x550x750mm(长x宽x高)。从不到1米到1.5米的长度测量,龙必须被分割成五个不同的部分用于打印:头部,中心体,左翼,右翼和尾部。
根据估计,一条1.5米长的龙需要大约18个小时才能打印出来。总体而言,全部构建(建模,打印,后期处理,绘画,烫金)花了大约一年的时间。
每条龙都是空心的,由公司标准的DuraForm SLS材料制成,PA 12尼龙具有优异的耐化学性和抗拉强度。在到达宝塔之前,用这种材料打印的3D龙在英国的BAE系统公司进行了风洞试验。通过该测试产生的完成设计意味着在强风下龙将毫发无损。
除了轻量化之外,3D打印还确保每条龙都能保留一些个性。总的来说,主龙设计上有18个3D打印版本,图中的左右镜像保留了格鲁吉亚的对称性。
每条龙,以项目中涉及的工程师之一的名义进行个性化。每件作品也都用序列号进行3D打印,以帮助组装。

大揭秘 由于客户的机密性,制作龙的成本的确切细节仍然未公开,但 3D Systems Europe的区域销售经理Simon Hammond表示是“六位数”。
“我们经常看到3D打印技术应用于新的创新,当我们有机会创造历史时,这是非常令人兴奋的,”3D Systems的塑料和按需制造高级副总裁兼总经理Phil Schultz评论道。“通过与历史悠久的皇家宫殿的合作,我们能够将新技术带入历史性的里程碑 —— 将其恢复到昔日的宏伟,并帮助确保未来几代人都能目睹其风采。”
“这证明了我们的随需应变制造团队的能力和专业知识,”他补充道。“我们的全套耐用材料,3D打印技术,逆向工程软件 和实用专业知识使我们能够创建定制解决方案,无论客户的需求多么独特。”据了解,联合国教科文组织世界遗产于2018年7月13日重新向公众开放。