查爾斯王子參觀3D打印修復完成的寶塔,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皇家植物園(Kew Gardens)，并參觀了通過3D打印技術(shù)結(jié)合掃描流程進行修復的寶塔，與此同時，查爾斯王子也收到了HRP贈送的由3D Systems打印的龍雕復制品，3D Systems的ODM服務中心專家利用從掃描到CAD的工作流和SLS 3D打印技術(shù)幫助修復聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)世界文化遺產(chǎn)。

【查爾斯王子與寶塔合影】

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

解決方案：
3D Systems的ODM服務中心通過從掃描到工作流的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：
輕巧的設計和結(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)免去為龍雕開模的成本和延誤
龍雕的內(nèi)部設計使安裝便捷，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打印修復的寶塔】

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

英國的歷史皇家宮殿(HRP)管理機構(gòu)計劃修復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)。原始建筑中的幾個關(guān)鍵設計元素已經(jīng)失落在歷史的長河中，而且快速修復也涉及到成本、物流和設計方面的種種挑戰(zhàn)。

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

3D Systems的ODM按需制造團隊使用從掃描到CAD的工作流，同時結(jié)合SLS打印技術(shù)，為HRP的修繕工作交付耐用和可復制的成品。這是一個繁雜的過程，ODM團隊花費了許多時間進行前端工程和后端整理工作，為HRP提供高質(zhì)量的全面服務設計和制造專業(yè)知識。

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

植物園是聯(lián)合國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，建筑風格華麗，充滿中國藝術(shù)風情。

作為喬治三世的導師和御用建筑師，錢伯斯最重要的設計作品之一，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，因其異國情調(diào)和引人入勝的細節(jié)，游客絡繹不絕。寶塔上每一層對應的8個角上各有一條龍雕，共80條，吸引了眾多眼球。

【錢伯斯手繪設計稿中的龍形脊飾】

之前流傳一種說法，龍雕在18世紀80年代的時候因為寶塔需要維修而被拆除，但是再也沒有把龍雕復原回去。還有說法稱龍雕被用來償還皇室債務了，但是專家推測木質(zhì)的龍應該只是隨著歲月的侵蝕而風化殆盡了。

這座寶塔是自然環(huán)境保護主義者經(jīng)常討論的話題點，200多年來，寶塔終于因為龍雕的修繕工作而重塑輝煌。作為HRP和皇家植物園的修繕項目的一部分，這批龍雕通過現(xiàn)代技術(shù)的特殊加固從而可以承受時間的考驗。

為龍雕精心策劃
當HRP開始探究方法來修復龍雕的時候，面臨了一些困境：木質(zhì)的龍雕還是會遇到跟之前的龍雕一樣的使用壽命問題，而且這座寶塔已經(jīng)2000年沒有承受過龍雕的重量了。

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

HRP正在尋找一種修復方案，可以解決項目中的質(zhì)量、重量、時間和成本問題。HRP需要全方位的服務供應商，3D Systems滿足這個項目所需的專業(yè)知識、技術(shù)、質(zhì)量和可擴展性等要求。

設計龍雕的造型
龍雕在兩組專業(yè)設計師的手下重新煥發(fā)光彩，龍雕的外觀是根據(jù)僅存的歷史信息重塑的。設計完成后，用木頭雕刻龍的原型，接下來由3D Systems的第二個設計和工程團隊進行數(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)進行打印。

【作為逆向工程工作流程的一部分，對雕刻的木龍進行了3D掃描】

利用逆向工程工作流和FARO的掃描臂對木龍進行掃描， 3D Systems的設計專家將掃描數(shù)據(jù)導入到Geomagic Design X軟件，整合中空結(jié)構(gòu)來控制層厚，這個過程讓3D Systems可以解決HRP始終關(guān)切的龍雕的重量問題，還能在過程中保持外部細節(jié)和結(jié)構(gòu)完整性。

大師手工雕刻的外形非常復雜，中空的結(jié)構(gòu)異常復雜，傳統(tǒng)制造很難實現(xiàn)，需采用增材制造技術(shù)。3D Systems使用數(shù)字化工作流，能無縫縮放龍雕的模型，以實現(xiàn)大寶塔二層至十層的不同尺寸需求�？偣矞蕚淞�18個設計圖，包括9對不同大小、左右對稱的龍雕。

3D Systems工程師直接在CAD文件中添加引人入勝的細節(jié)，將各種特征融入龍雕的設計中。這些設計是龍雕結(jié)構(gòu)設計的一部分，由3D Systems ODM團隊與此項目另一工程團隊Hockley & Dawson密切合作完成。由于加固安裝的機械要求，18條龍雕都需要有所不同的個性化設計。

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

3D Systems ODM英國事業(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制版，但是觀賞者無法看到的地方我們已經(jīng)對龍雕做了提升。我們?yōu)榘踩�安裝設計了內(nèi)部元件，但設計的方法是將其完全隱藏起來，這樣就看不到螺母、螺栓或施工痕跡。“

增材制造的獨特優(yōu)勢

【SLS 3D打印解決了HRP擔心的質(zhì)量、重量、時間和成本問題】

3D Systems ODM團隊充分利用增材制造的設計優(yōu)勢，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計。“我們最終采用的結(jié)構(gòu)是利用增材制造的獨特優(yōu)勢而制成，這對我們來說是常用做法，但是對于剛接觸的客戶來說，這個方法真的很驚奇。這些特別的因素結(jié)合起來，讓龍雕重現(xiàn)于世變得很奇妙，對于我們來說，這是我們整合資源來更有效解決問題的方法，這也是增材制造技術(shù)的一大優(yōu)勢。”

經(jīng)過三維掃描和設計，打印出早期原型進行分析和測試，以確保最終設計符合現(xiàn)代建筑的嚴格要求。

在整個過程中，3D Systems致力于在滿足客戶審美需求的同時，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，就會充分考慮這些需求。

用于歷史修復的3D打印

【龍雕最終尺寸都在1.2~2米之間】

3D Systems在英國和荷蘭的ODM團隊使用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設備用于此次打印任務。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對龍雕進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，生成的外觀和感覺和龍雕原型類似。DuraForm PA的分辨率和力學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對龍雕進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格一致。

Lewis提到：“3D Systems非常榮幸能入選這個項目，可以有機會來復原一個文化歷史坐標。我們在3D打印積累的經(jīng)驗和知識非常豐富，我們能夠在修復的多個階段提供指導，從工程設計、生產(chǎn)到整個完成。“

重新開放
在孤獨佇立了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說到：”在過去的幾十年里，許多人嘗試修復龍雕，但是都失敗了，現(xiàn)在通過3D打印技術(shù)才讓龍雕重新面世。專家小組開發(fā)了一個創(chuàng)新的、輕量級和持久的解決方案，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。龍雕將會在這個世界文化遺產(chǎn)中擁有他原本的位置，并在未來成為倫敦文化的一部分。“

無論您是在尋求逆向工程、小批量制造服務、快速3D打印部件、原型還是外觀模型，3D Systems的ODM團隊將為您提供合適您的服務。

錢伯斯手繪設計稿中的龍形脊飾圖來源：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，包括3D打印機、打印材料、云計算按需定制部件和數(shù)字設計工具。公司的生態(tài)系統(tǒng)覆蓋了從產(chǎn)品設計到工廠車間的先進應用。3D Systems精準的醫(yī)療解決方案包括模擬、虛擬手術(shù)規(guī)劃、醫(yī)療、牙科設備以及給患者定制的外科手術(shù)器械的打印。3D Systems花費了30年的時間幫助專業(yè)人士和企業(yè)優(yōu)化他們的設計、改造工作流程，將創(chuàng)新產(chǎn)品推向市場、驅(qū)動新的商業(yè)模式。

來源：3D Systems