3D SYSTEMS使用3D打印完成英國基尤大寶塔龍的修復工作
位于英國倫敦郊區(qū)的基尤大寶塔現(xiàn)在擁有72條3D打印龍。在皇家植物園的原始項目中,3D Systems采用了大規(guī)模選擇性激光燒結(SLS)技術,幫助這座擁有256年歷史的建筑恢復昔日的輝煌。
邱園的大寶塔于1762年由威廉·錢伯斯爵士(Sir William Chambers)完成,是一座10層高的觀景廊,占地75英畝(現(xiàn)為300英畝),直至倫敦市。西洋與中國風結合的完美典范,建筑的每個層面都裝飾著蛇形龍,最初是用木頭雕刻而成。然而,自19世紀80年代以來,被拆除用于建筑維護的龍從未被放回去。
基尤皇家植物園的大寶塔。
隨著時間的推移,許多項目嘗試并未能復制塔樓的愛德華時代的宏偉,但由于歷史不準確以及缺乏當?shù)卣闹С郑S多項目都沒有實現(xiàn)。
現(xiàn)在,由于歷史悠久的皇家宮殿(HRP)和3D Systems之間的合作,72個基于原始裝飾的大型龍已經3D打印,并被安裝在歷史悠久的聯(lián)合國教科文組織世界遺產建筑上。3D打印龍的安裝不僅標志著HRP最近在Kew的大寶塔恢復工作的完成,也標志著教科文組織項目中增材制造的最廣泛使用。
3D打印復雜的龍并不像在STL文件上打印打印那么容易。因為雕塑需要盡可能真實,并且因為許多原始的木龍沒有得到很好的保存 - 甚至有傳言稱龍被用作支付皇家賭博債務 - 3D Systems必須有效地逆向工程龍才能獲得3D打印模型。
為實現(xiàn)這一目標,3D Systems的On Demand Manufacturing團隊使用FARO Design ScanArm捕獲木雕龍的3D掃描。然后將此掃描導入到3D Systems的Geomagic Design X逆向工程軟件中,這使得團隊不僅能夠確保準確的細節(jié),還能整合中空結構以減輕重量。根據該團隊的說法,它能夠將3D打印龍的重量減輕60%,與木制龍相比(重量在7到15公斤之間)。減輕重量可以減少對歷史悠久的大寶塔的壓力。
隨著龍的三維模型準備和縮放成各種尺寸(長度在1,150毫米到1,850毫米之間),隨需應變制造團隊轉向其sPro 230 SLS打印機,打造耐用,輕便的打印件。每條龍都是用DuraForm PA打印的,這是一種耐用的聚酰胺12尼龍材料,其特性適合龍的外觀和功能。
“我們求助于3D Systems,以提供該項目所需的快速吞吐量,準確的細節(jié)和出色的整理,”歷史皇家宮殿項目總監(jiān)Craig Hatto表示。“3D Systems團隊的工程技術,輕量化龍雕像的機會,以及SLS 3D打印的材料壽命是該項目的關鍵考慮因素。”
最后,72個3D打印的龍由一對3D Systems的工匠精確地完成,他們精心手繪每個細節(jié)。為了把努力的規(guī)模付諸實踐,據報道,每條龍花了大約一天半的時間來上色。
Nick Systems,按需制造總經理,3D Systems(左)和HRP項目負責人Craig Hatto(右)持有一條完成的3D打印龍。
HRP計劃在2013年對16世紀的大塔進行翻新。第一步是進行調查,顯示結構的具體公差,并在全盛時期發(fā)掘建筑物的原始圖和早期圖紙。“我們必須弄清楚的主要挑戰(zhàn),”HRP項目經理Rob Umney解釋說,“就是如何制造龍。”
保護寶塔底部的八條最大的龍是由非洲紅雪松木雕師制作的。這些數(shù)字相結合,重約2,500千克,對舊結構造成巨大壓力。因此,Umney補充道,“我們需要一種新技術才能讓它變得非常輕盈。”
80條龍(72個3D打印,8個手工雕刻)守衛(wèi)著Kew大塔的周邊。
3D Systems參與該項目始于2016年,當時該公司正式贏得了使用3D打印制作龍的合同。
最早的3D形式的龍是一個粘土模型。這個模型及其隨后的木雕,由3D Systems使用FARO bluelight硬件進行3D掃描,為3D打印創(chuàng)建數(shù)字框架。
3D打印龍的微型復制品,在PA12中選擇性激光燒結。
3D Systems最大的SLS 3D打印機Pro 230用于打印所有72條龍,其打印尺寸為550 x 550 x 750 mm(長x寬x高)。從不到1米到1.5米的長度測量,龍必須被分割成五個不同的部分用于打印 - 頭部,中心體,左翼,右翼和尾部。
根據估計,一條1.5米長的龍需要大約18個小時才能打印出來。總體而言,全部構建(建模,打印,后期處理,繪畫,燙金)花了大約一年的時間。
每條龍都是空心的,由公司標準的DuraForm SLS材料制成,PA 12尼龍具有優(yōu)異的耐化學性和抗拉強度。在到達寶塔之前,用這種材料打印的3D龍在英國的BAE系統(tǒng)公司進行了風洞試驗。通過該測試產生的完成設計意味著在強風下龍將毫發(fā)無損。
從寶塔的8樓看龍的景色。
除了輕量化之外,3D打印還確保每條龍都能保留一些個性。總的來說,主龍設計上有18個3D打印版本,圖中的左右鏡像保留了格魯吉亞的對稱性。
每條龍,以項目中涉及的工程師之一的名義進行個性化。每件作品也都用序列號進行3D打印,以幫助組裝。
由于客戶的機密性,制作龍的成本的確切細節(jié)仍然未公開,但3D Systems Europe的區(qū)域銷售經理Simon Hammond表示是“六位數(shù)”。
“我們經常看到3D打印技術應用于新的創(chuàng)新,當我們有機會創(chuàng)造歷史時,這是非常令人興奮的,”3D Systems的塑料和按需制造高級副總裁兼總經理Phil Schultz評論道。“通過與歷史悠久的皇家宮殿的合作,我們能夠將新技術帶入歷史性的里程碑 - 將其恢復到昔日的宏偉,并幫助確保未來幾代人都能目睹其風采。”
“這證明了我們的隨需應變制造團隊的能力和專業(yè)知識,”他補充道。“我們的全套耐用材料,3D打印技術,逆向工程軟件 和實用專業(yè)知識使我們能夠創(chuàng)建定制解決方案,無論客戶的需求多么獨特。”據了解,聯(lián)合國教科文組織世界遺產將于本周7月13日重新向公眾開放。
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