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摘要： 建筑沙盘模型以微型实体的形式表现建筑空间，忠实地表达建筑设计理念，客户可以看到拟签订项目的完整版本，是非常必要的。然而，传统建筑模型的生产过程非常困难且劳动密集。精确再现缩减的细节是特别耗时且昂贵的。因此，许多重要的小细节被放弃，但通常这些被放弃的细节处会非常影响客户的决策。本文应用3D打印技术，能低成本、快速、高细节制作建筑模型，有力促进了建筑沙盘模型的制作。
关键词： 3D打印，沙盘模型，制作
一、3D打印技术原理
近年来，3D打印的浪潮影响覆盖甚广，无论在报纸杂志、网络媒体还是电影、电视剧里都能看到3D打印的身影，无数关于3D打印的网站论坛也陆续出现，突然间3D打印聚焦了无数人的眼球，3D打印也成了科技同行茶余饭后爱讨论的话题。据悉，全球第一台3D打印机出现在1986年。至此，3D打印技术不断在各个领域展现其神奇的魅力，正逐渐融入设计、研发以及制造的各个环节。3D打印技术已经在建筑、航空航天、汽车、医疗、艺术等各领域扮演越来越重要的角色。
3D打印技术是由数字模型直接驱动，运用金属、塑料、陶瓷、树脂、蜡、纸和砂等可黏合材料，在3D打印机上按照程序计算的运行轨迹，“分层制造，逐层堆积叠加”来构造出与数据描述一致的物理实体的技术。利用3D打印技术，可以将虚拟的、数字的物品快速还原到实体世界，得到个性化的产品，尤其是形状复杂、结构精细的物体。本文研究了3D打印技术在建筑沙盘模型制作中的应用，实践表明，该技术实现了“设计即生产”，且适合于小量生产，成本均一，特别适合于建筑沙盘模型的制作。
二、3D打印工作流程
3D打印从设计到分析再到制造生产的整个流程如图1所示。
1.三维建模
3D打印制造过程的开始和普通打印机一样，也需要一个打印源文件，有了这个数字模型文件，才能进行下一步的工作。3D打印的数据模型源文件一般都是由3D制图或建模软件绘制。
2.切片处理
3D模型必须经由两个软件的处理才能完成“打印程序”：切片与传送。切片軟件会将模型细分成可以打印的薄度，然后计算其打印路径，也就是得到分层截面信息，从而指导成型设备逐层制造。切片处理后，设计模型文件将转换为STL格式文件。成型设备的客户端软件读取STL文件，将这些数据传送至硬件，并提供控制其他功能的控制界面。硬件读取STL文件，即读取数字网格“切”成虚拟的薄层，这些薄层对应着即将实际“打印”的实体薄层。目前常用的切片软件有Simply3D、Cura、magics等等。
3.3D打印
收到控制命令后，3D打印过程就可以开始了。打印设备全程自动运行，根据不同的成型原理，在打印进行并持续的过程中，会得到一层层的截面实体并逐层粘结，直至整个实体制造完毕。
4.后处理
由于成型原理不同，经打印成型的实体有时还需要进一步的后处理，如去除支撑、打磨、组装、拼接、上色喷漆甚至二次固化等等，以提高制品的质量。后处理之后，就可以得到原本的建筑沙盘模型。
三、3D打印建筑沙盘模型关键技术
建筑沙盘模型结构复杂，细节众多，三维模型的处理决定了最终实物模型的质量。除了满足3D打印技术封闭实体文件要求外，还要注意以下对模型的调整：在建模模型输出3D打印之前，需要根据3D打印机性能和选定的3D打印材料调整模型大小、模型拆分和模型集设计，以确保最终使用要求。首先，3D打印模型的尺寸一般情况下较小，很多细节很难显示，根据以后的使用，模型需要拆分。拆分时，尝试选择立面上具有垂直或水平线的零件，以便后面的拼接缝不会影响模型的整体效果。考虑到模型拼接和防止变形，在拼接位置设计一定强度的连接件，以确保模型的紧密组装和完整性。其次，当建筑模型减少了几十甚至几百个微型模型时，一些细节（如：柱子，窗框，装饰件，栏杆等暴露的细节）会变得非常轻薄，因此，应根据最小壁厚和直径要求适当调整模型的某些细节，满足后期3D打印的要求。再次，在调整室内墙的大小时，必须考虑不同墙之间的比例关系，墙之间的比例应尽可能接近实际情况。在不影响外观和显示的一些细节，尝试去除不相关的显示部件（如家具、电器等），这样不仅更能体现建筑结构，而且可以提高3D打印的效率。
四、结论
3D打印技术作为当前新兴的制造技术，具有很多方面的优势和特点。特别是在建筑沙盘模型等单件、小批量制作中，3D打印技术低成本、快速、高细节制作建筑模型，得到广泛的应用，并且在实践中取得了理想的效果，具有十分广阔的应用前景。
参考文献
[1] 海川. 3D打印技术的最新应用[J]. 新经济导刊，2018（09）：33-37.
[2] 乔星宇，李韵通，潘宁，3D打印混凝土建筑及其混凝土材料现状分析，建材发展导向，2016年2期
[3]王冠，申逸林，3D打印技术在建筑材料领域的应用研究，价值工程，2015年34期.
[4] 程贵顺. 3D打印技术及其应用分析[J]. 科技传播，2018，10（21）：78-79.
关键词： 3D打印，沙盘模型，制作
一、3D打印技术原理
近年来，3D打印的浪潮影响覆盖甚广，无论在报纸杂志、网络媒体还是电影、电视剧里都能看到3D打印的身影，无数关于3D打印的网站论坛也陆续出现，突然间3D打印聚焦了无数人的眼球，3D打印也成了科技同行茶余饭后爱讨论的话题。据悉，全球第一台3D打印机出现在1986年。至此，3D打印技术不断在各个领域展现其神奇的魅力，正逐渐融入设计、研发以及制造的各个环节。3D打印技术已经在建筑、航空航天、汽车、医疗、艺术等各领域扮演越来越重要的角色。
3D打印技术是由数字模型直接驱动，运用金属、塑料、陶瓷、树脂、蜡、纸和砂等可黏合材料，在3D打印机上按照程序计算的运行轨迹，“分层制造，逐层堆积叠加”来构造出与数据描述一致的物理实体的技术。利用3D打印技术，可以将虚拟的、数字的物品快速还原到实体世界，得到个性化的产品，尤其是形状复杂、结构精细的物体。本文研究了3D打印技术在建筑沙盘模型制作中的应用，实践表明，该技术实现了“设计即生产”，且适合于小量生产，成本均一，特别适合于建筑沙盘模型的制作。
二、3D打印工作流程
3D打印从设计到分析再到制造生产的整个流程如图1所示。
1.三维建模
3D打印制造过程的开始和普通打印机一样，也需要一个打印源文件，有了这个数字模型文件，才能进行下一步的工作。3D打印的数据模型源文件一般都是由3D制图或建模软件绘制。
2.切片处理
3D模型必须经由两个软件的处理才能完成“打印程序”：切片与传送。切片軟件会将模型细分成可以打印的薄度，然后计算其打印路径，也就是得到分层截面信息，从而指导成型设备逐层制造。切片处理后，设计模型文件将转换为STL格式文件。成型设备的客户端软件读取STL文件，将这些数据传送至硬件，并提供控制其他功能的控制界面。硬件读取STL文件，即读取数字网格“切”成虚拟的薄层，这些薄层对应着即将实际“打印”的实体薄层。目前常用的切片软件有Simply3D、Cura、magics等等。
3.3D打印
收到控制命令后，3D打印过程就可以开始了。打印设备全程自动运行，根据不同的成型原理，在打印进行并持续的过程中，会得到一层层的截面实体并逐层粘结，直至整个实体制造完毕。
4.后处理
由于成型原理不同，经打印成型的实体有时还需要进一步的后处理，如去除支撑、打磨、组装、拼接、上色喷漆甚至二次固化等等，以提高制品的质量。后处理之后，就可以得到原本的建筑沙盘模型。
三、3D打印建筑沙盘模型关键技术
建筑沙盘模型结构复杂，细节众多，三维模型的处理决定了最终实物模型的质量。除了满足3D打印技术封闭实体文件要求外，还要注意以下对模型的调整：在建模模型输出3D打印之前，需要根据3D打印机性能和选定的3D打印材料调整模型大小、模型拆分和模型集设计，以确保最终使用要求。首先，3D打印模型的尺寸一般情况下较小，很多细节很难显示，根据以后的使用，模型需要拆分。拆分时，尝试选择立面上具有垂直或水平线的零件，以便后面的拼接缝不会影响模型的整体效果。考虑到模型拼接和防止变形，在拼接位置设计一定强度的连接件，以确保模型的紧密组装和完整性。其次，当建筑模型减少了几十甚至几百个微型模型时，一些细节（如：柱子，窗框，装饰件，栏杆等暴露的细节）会变得非常轻薄，因此，应根据最小壁厚和直径要求适当调整模型的某些细节，满足后期3D打印的要求。再次，在调整室内墙的大小时，必须考虑不同墙之间的比例关系，墙之间的比例应尽可能接近实际情况。在不影响外观和显示的一些细节，尝试去除不相关的显示部件（如家具、电器等），这样不仅更能体现建筑结构，而且可以提高3D打印的效率。
四、结论
3D打印技术作为当前新兴的制造技术，具有很多方面的优势和特点。特别是在建筑沙盘模型等单件、小批量制作中，3D打印技术低成本、快速、高细节制作建筑模型，得到广泛的应用，并且在实践中取得了理想的效果，具有十分广阔的应用前景。
参考文献
[1] 海川. 3D打印技术的最新应用[J]. 新经济导刊，2018（09）：33-37.
[2] 乔星宇，李韵通，潘宁，3D打印混凝土建筑及其混凝土材料现状分析，建材发展导向，2016年2期
[3]王冠，申逸林，3D打印技术在建筑材料领域的应用研究，价值工程，2015年34期.
[4] 程贵顺. 3D打印技术及其应用分析[J]. 科技传播，2018，10（21）：78-79.