查爾斯王子參觀3D打印修復(fù)完成的寶塔,3D Systems助力文化遺產(chǎn)再現(xiàn)于世

眾所周知，查爾斯王子非常喜歡園藝，日前他拜訪了倫敦的英國(guó)皇家植物園(Kew Gardens)，并參觀了通過(guò)3D打印技術(shù)結(jié)合掃描流程進(jìn)行修復(fù)的寶塔，與此同時(shí)，查爾斯王子也收到了HRP贈(zèng)送的由3D Systems打印的龍雕復(fù)制品，3D Systems的ODM服務(wù)中心專家利用從掃描到CAD的工作流和SLS 3D打印技術(shù)幫助修復(fù)聯(lián)合國(guó)教科文組織(UNESCO)世界文化遺產(chǎn)。

【查爾斯王子與寶塔合影】

挑戰(zhàn)：
為聯(lián)合國(guó)教科文組織失蹤200年的文化遺產(chǎn)復(fù)原全套龍雕

解決方案：
3D Systems的ODM服務(wù)中心通過(guò)從掃描到工作流的Geomagic(杰魔)軟件，SLS選擇性激光燒結(jié)技術(shù)和高品質(zhì)的后處理成功交付72條輕巧耐用的龍雕

成果：
輕巧的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)緩解超載老化結(jié)構(gòu)
數(shù)字化工作流與SLS 3D打印技術(shù)免去為龍雕開(kāi)模的成本和延誤
龍雕的內(nèi)部設(shè)計(jì)使安裝便捷，不存在明顯施工痕跡
成品完全滿足客戶的審美需求與建筑的構(gòu)造技術(shù)要求

【查爾斯王子參觀3D打印修復(fù)的寶塔】

大家都知道，文物復(fù)原是一件非常有使命感的事情。除了需要努力去維護(hù)和穩(wěn)固歷史結(jié)構(gòu)，進(jìn)行重建，還需要將文物盡可能的回復(fù)到原本的狀態(tài)。

英國(guó)的歷史皇家宮殿(HRP)管理機(jī)構(gòu)計(jì)劃修復(fù)位于倫敦皇家植物園邱園內(nèi)的寶塔（The Great Pagoda），但是他們面臨諸多挑戰(zhàn)。原始建筑中的幾個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)元素已經(jīng)失落在歷史的長(zhǎng)河中，而且快速修復(fù)也涉及到成本、物流和設(shè)計(jì)方面的種種挑戰(zhàn)。

最終通過(guò)3D Systems ODM專家專業(yè)的技術(shù)和豐富的經(jīng)驗(yàn)，他們成功解決了難題。

3D Systems的ODM按需制造團(tuán)隊(duì)使用從掃描到CAD的工作流，同時(shí)結(jié)合SLS打印技術(shù)，為HRP的修繕工作交付耐用和可復(fù)制的成品。這是一個(gè)繁雜的過(guò)程，ODM團(tuán)隊(duì)花費(fèi)了許多時(shí)間進(jìn)行前端工程和后端整理工作，為HRP提供高質(zhì)量的全面服務(wù)設(shè)計(jì)和制造專業(yè)知識(shí)。

寶塔的前世今生
雖然大家對(duì)英國(guó)喬治三世國(guó)王的看法不一，但是他在位59年的影響是不可否認(rèn)的。關(guān)于他的電影和研究非常多，他遺留的財(cái)富也遍布他統(tǒng)治的土地。特別是在英國(guó)皇家植物園。

植物園是聯(lián)合國(guó)教科文組織的世界文化遺產(chǎn)，也是寶塔的所在地，這是是一座163英尺高的建筑，建筑風(fēng)格華麗，充滿中國(guó)藝術(shù)風(fēng)情。

作為喬治三世的導(dǎo)師和御用建筑師，錢(qián)伯斯最重要的設(shè)計(jì)作品之一，就是邱園寶塔。寶塔建于1761-1762年，為磚木結(jié)構(gòu)，高50米，平面呈八角形，共10層。

寶塔建成以后，因其異國(guó)情調(diào)和引人入勝的細(xì)節(jié)，游客絡(luò)繹不絕。寶塔上每一層對(duì)應(yīng)的8個(gè)角上各有一條龍雕，共80條，吸引了眾多眼球。

【錢(qián)伯斯手繪設(shè)計(jì)稿中的龍形脊飾】

之前流傳一種說(shuō)法，龍雕在18世紀(jì)80年代的時(shí)候因?yàn)閷毸�需要維修而被拆除，但是再也沒(méi)有把龍雕復(fù)原回去。還有說(shuō)法稱龍雕被用來(lái)償還皇室債務(wù)了，但是專家推測(cè)木質(zhì)的龍應(yīng)該只是隨著歲月的侵蝕而風(fēng)化殆盡了。

這座寶塔是自然環(huán)境保護(hù)主義者經(jīng)常討論的話題點(diǎn)，200多年來(lái)，寶塔終于因?yàn)辇埖竦男蘅樄ぷ鞫�重塑輝煌。作為HRP和皇家植物園的修繕項(xiàng)目的一部分，這批龍雕通過(guò)現(xiàn)代技術(shù)的特殊加固從而可以承受時(shí)間的考驗(yàn)。

為龍雕精心策劃
當(dāng)HRP開(kāi)始探究方法來(lái)修復(fù)龍雕的時(shí)候，面臨了一些困境：木質(zhì)的龍雕還是會(huì)遇到跟之前的龍雕一樣的使用壽命問(wèn)題，而且這座寶塔已經(jīng)2000年沒(méi)有承受過(guò)龍雕的重量了。

HRP的項(xiàng)目總監(jiān)克雷格•哈托表示：“這個(gè)項(xiàng)目最大的挑戰(zhàn)就是需要盡量減少這么多龍雕對(duì)寶塔的傷害�！睋�(dān)心老化的寶塔結(jié)構(gòu)可能無(wú)力承擔(dān)突如其來(lái)的80條龍的重量，HRP希望需求一種更輕質(zhì)的龍雕來(lái)確保不發(fā)生任何事故。實(shí)際還需要考慮的有傳統(tǒng)材料和工藝相關(guān)的同樣有效的時(shí)間和成本問(wèn)題�！�

HRP正在尋找一種修復(fù)方案，可以解決項(xiàng)目中的質(zhì)量、重量、時(shí)間和成本問(wèn)題。HRP需要全方位的服務(wù)供應(yīng)商，3D Systems滿足這個(gè)項(xiàng)目所需的專業(yè)知識(shí)、技術(shù)、質(zhì)量和可擴(kuò)展性等要求。

設(shè)計(jì)龍雕的造型
龍雕在兩組專業(yè)設(shè)計(jì)師的手下重新煥發(fā)光彩，龍雕的外觀是根據(jù)僅存的歷史信息重塑的。設(shè)計(jì)完成后，用木頭雕刻龍的原型，接下來(lái)由3D Systems的第二個(gè)設(shè)計(jì)和工程團(tuán)隊(duì)進(jìn)行數(shù)字化制造流程。另外七條木雕龍被裝飾在寶塔的第一層，剩下72條使用SLS技術(shù)進(jìn)行打印。

【作為逆向工程工作流程的一部分，對(duì)雕刻的木龍進(jìn)行了3D掃描】

利用逆向工程工作流和FARO的掃描臂對(duì)木龍進(jìn)行掃描， 3D Systems的設(shè)計(jì)專家將掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Geomagic Design X軟件，整合中空結(jié)構(gòu)來(lái)控制層厚，這個(gè)過(guò)程讓3D Systems可以解決HRP始終關(guān)切的龍雕的重量問(wèn)題，還能在過(guò)程中保持外部細(xì)節(jié)和結(jié)構(gòu)完整性。

大師手工雕刻的外形非常復(fù)雜，中空的結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，傳統(tǒng)制造很難實(shí)現(xiàn)，需采用增材制造技術(shù)。3D Systems使用數(shù)字化工作流，能無(wú)縫縮放龍雕的模型，以實(shí)現(xiàn)大寶塔二層至十層的不同尺寸需求。總共準(zhǔn)備了18個(gè)設(shè)計(jì)圖，包括9對(duì)不同大小、左右對(duì)稱的龍雕。

3D Systems工程師直接在CAD文件中添加引人入勝的細(xì)節(jié)，將各種特征融入龍雕的設(shè)計(jì)中。這些設(shè)計(jì)是龍雕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一部分，由3D Systems ODM團(tuán)隊(duì)與此項(xiàng)目另一工程團(tuán)隊(duì)Hockley & Dawson密切合作完成。由于加固安裝的機(jī)械要求，18條龍雕都需要有所不同的個(gè)性化設(shè)計(jì)。

【3D Systems ODM英國(guó)事業(yè)部的總經(jīng)理Nick Lewis手捧3D打印龍雕】

3D Systems ODM英國(guó)事業(yè)部的總經(jīng)理Nick Lewis表示：“最終得到的成品是原始龍雕的完美復(fù)制版，但是觀賞者無(wú)法看到的地方我們已經(jīng)對(duì)龍雕做了提升。我們?yōu)榘踩�安裝設(shè)計(jì)了內(nèi)部元件，但設(shè)計(jì)的方法是將其完全隱藏起來(lái)，這樣就看不到螺母、螺栓或施工痕跡�！�

增材制造的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

【SLS 3D打印解決了HRP擔(dān)心的質(zhì)量、重量、時(shí)間和成本問(wèn)題】

3D Systems ODM團(tuán)隊(duì)充分利用增材制造的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，整合了一系列的螺絲、螺紋和覆蓋物，這些都沿著龍的脊椎形狀精確設(shè)計(jì)。“我們最終采用的結(jié)構(gòu)是利用增材制造的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)而制成，這對(duì)我們來(lái)說(shuō)是常用做法，但是對(duì)于剛接觸的客戶來(lái)說(shuō)，這個(gè)方法真的很驚奇。這些特別的因素結(jié)合起來(lái)，讓龍雕重現(xiàn)于世變得很奇妙，對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，這是我們整合資源來(lái)更有效解決問(wèn)題的方法，這也是增材制造技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)。”

經(jīng)過(guò)三維掃描和設(shè)計(jì)，打印出早期原型進(jìn)行分析和測(cè)試，以確保最終設(shè)計(jì)符合現(xiàn)代建筑的嚴(yán)格要求。

在整個(gè)過(guò)程中，3D Systems致力于在滿足客戶審美需求的同時(shí)，滿足建筑商的所有技術(shù)要求。3D Systems的工程師在決定如何更好打印SLS模型及定位、隱藏各種安裝所需的封口和蓋帽時(shí)，就會(huì)充分考慮這些需求。

用于歷史修復(fù)的3D打印

【龍雕最終尺寸都在1.2~2米之間】

3D Systems在英國(guó)和荷蘭的ODM團(tuán)隊(duì)使用SLS選擇性激光燒結(jié)技術(shù)打印這些龍雕。龍雕的尺寸很大，最終尺寸都在1.2~2米之間。3D Systems的sPro 230設(shè)備用于此次打印任務(wù)。其最大成型尺寸為550 mm x 550 mm x 750 mm，得益于較大的成型尺寸，使龍雕的裝配組件更少。

【3D打印完成的龍，由3D Systems位于海威科姆的后處理部門(mén)對(duì)龍雕進(jìn)行了后處理和最后的手工繪制】

【新的龍雕由3D Systems海威科姆后處理部門(mén)完成手工繪制】

龍雕使用DuraForm PA材料打印，這是一種耐用的尼龍12材料，生成的外觀和感覺(jué)和龍雕原型類似。DuraForm PA的分辨率和力學(xué)性能使其極適合用于制作薄壁件或需要快速卡和的部件。在這次的案例中，這些特性既匹配安裝所需的功能性需求，也符合歷史文物的外觀需求。打印完成后，3D Systems的海威科姆后處理部門(mén)對(duì)龍雕進(jìn)行了后處理和最后的手工繪制，他們還繪制了雕刻的木龍，這樣可以確保所有龍雕的風(fēng)格一致。

Lewis提到：“3D Systems非常榮幸能入選這個(gè)項(xiàng)目，可以有機(jī)會(huì)來(lái)復(fù)原一個(gè)文化歷史坐標(biāo)。我們?cè)?D打印積累的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)非常豐富，我們能夠在修復(fù)的多個(gè)階段提供指導(dǎo)，從工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到整個(gè)完成�！�

重新開(kāi)放
在孤獨(dú)佇立了200年后，寶塔最終將以最原始的面貌再次出現(xiàn)在公眾眼前。

Hatto說(shuō)到：”在過(guò)去的幾十年里，許多人嘗試修復(fù)龍雕，但是都失敗了，現(xiàn)在通過(guò)3D打印技術(shù)才讓龍雕重新面世。專家小組開(kāi)發(fā)了一個(gè)創(chuàng)新的、輕量級(jí)和持久的解決方案，最終使我們得以將這些丟失的文物歸還給這座珍貴的皇家建筑。龍雕將會(huì)在這個(gè)世界文化遺產(chǎn)中擁有他原本的位置，并在未來(lái)成為倫敦文化的一部分。“

無(wú)論您是在尋求逆向工程、小批量制造服務(wù)、快速3D打印部件、原型還是外觀模型，3D Systems的ODM團(tuán)隊(duì)將為您提供合適您的服務(wù)。

錢(qián)伯斯手繪設(shè)計(jì)稿中的龍形脊飾圖來(lái)源：Culture24，網(wǎng)址：http://www.culture24.org.uk/hist ... n-major-restoration

關(guān)于3D Systems
3D Systems提供全面的3D產(chǎn)品和服務(wù)，包括3D打印機(jī)、打印材料、云計(jì)算按需定制部件和數(shù)字設(shè)計(jì)工具。公司的生態(tài)系統(tǒng)覆蓋了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到工廠車間的先進(jìn)應(yīng)用。3D Systems精準(zhǔn)的醫(yī)療解決方案包括模擬、虛擬手術(shù)規(guī)劃、醫(yī)療、牙科設(shè)備以及給患者定制的外科手術(shù)器械的打印。3D Systems花費(fèi)了30年的時(shí)間幫助專業(yè)人士和企業(yè)優(yōu)化他們的設(shè)計(jì)、改造工作流程，將創(chuàng)新產(chǎn)品推向市場(chǎng)、驅(qū)動(dòng)新的商業(yè)模式。

來(lái)源：3D Systems