20年以上行方不明だった72体の木製ドラゴンを英国が3Dプリンターで復元

概要: 3D Systems の ODM (オンデマンド製造) チームの専門家は、ユネスコが提案した世界文化遺産の修復ニーズに基づいて、修復作業用の耐久性と再現性に優れた完成品を納品しました。修理が必要な製品を CAD を使用してスキャンし、選択的レーザー焼結 (SLS) プリンターにインポートして、不足している部品を製造します。

イギリスのロンドンにあるキュー王立植物園は、ユネスコの世界文化遺産に登録されています。高さ 163 フィートのこの驚くべきキューガーデンパゴダは、灰色の壁と赤い屋根が特徴で、1761 年にイギリス国王ジョージ 3 世の命により建てられた八角形のレンガ造りの塔です。その建築デザインは非常に豪華で、非常にファッショナブルな中国風です。そのデザインの核となるのは、塔の頂上の縁に巻き付いた 80 個の色鮮やかな龍の彫刻です。

英国キュー王立植物園にある大パゴダのパノラマビュー

1. 課題

大仏塔の木造龍が消えたという伝説は、20年以上もロンドンで語り継がれてきた。 1780年代に塔の屋根の修理が必要になったため、木製の龍は取り外され、それ以来見られなくなった。

木製の龍は王室のギャンブルの借金を返済するために売られたという噂もあるが、専門家は単に木が何年もかけて腐っただけだと考えている。

現在、環境保護論者の間でよく話題になっているのは、大仏塔が200年以上の歳月を経てようやくかつての栄光を取り戻し、特に塔内の龍がすべて再建され、修復されたことです。これはすべて 3D Systems の ODM チームのおかげです。

3D Systemsのオンデマンド製造部門ゼネラルマネージャー、ニック・ルイス氏（左）とHRPプロジェクトリーダーのクレイグ・ハット氏（右）が、完成した3Dプリントドラゴンを手に持っている。

英国の歴史的王宮（HRP）は木製の龍を修復する方法を模索し始めたが、障害に遭遇した。龍の形を変えるために木材を使い続けると、時間と環境によって腐食してしまう。また、大仏塔は200年にわたる風、霜、雨、雪にさらされており、数十体の木製の龍の重量に耐えられないのだ。

「プロジェクトの最大の課題は、グレード1の保護建造物である仏塔に、形を変えた龍が与える影響を最小限に抑えることだった」と、英国歴史的王宮（HRP）のプロジェクトディレクター、クレイグ・ハット氏は語った。

Historic Royal Palaces (HRP) は、品質、重量、時間、予算の点で最もコスト効率の高い修復ソリューションを提供できるサプライヤーを探しています。 HRP は入札市場を開放し、3D Systems に入札を依頼しました。

2. 3Dプリントされた木製のドラゴンのデザイン

2 つの専門デザイナーグループの共同作業のおかげで、この木製のドラゴンはついにキュー王立植物園で再現されました。ドラゴンの外観は、英国のHistoric Royal Palaces (HRP) から提供された限られた歴史的データを使用して、可能な限り正確に再現されました。

外装デザインが完了した後、3D Systems の別の設計およびエンジニアリングチームが、手作業による木彫りに代えて、デジタル設計と製造 (3D 印刷装置と高性能材料) を統合した生産プロセスを使用しました。

塔の建物の 1 階には 7 体の新しい木製の龍があり、さらに 72 体の龍がレーザー焼結 (SLS) 印刷装置を使用して制作されました。

80 体のドラゴン (3D プリント 72 体、手彫り 8 体) がキューのグレートタワーの周囲を守っています。縮小エンジニアリング技術と FARO Design ScanArm 3D レーザーを使用して、木製のドラゴンを 3D 設計システムにスキャンしました。3D Systems の積層造形ソリューションにより、HRP の重量に関する懸念に対処することができました。

3D Systems の設計専門家は、Geomagic Design X などのスキャン修復ソフトウェアを使用してデータを修復プロジェクトに導入し、スキャンしたデータを調整して製品の厚さを均一かつ制御可能にし、製品の外観の細部の精巧さと構造の完全性を確保しました。

ジオマジックデザインX
最も熟練した彫刻家であっても、従来の技法ではこのような過度に複雑な幾何学的中空製品を製作することはできず、製作には付加製造技術が必要です。塔の 10 階のうち 2 階にある龍のサイズはわずかに異なっていたため、3D Systems はデジタル製造技術を使用して、9 つの異なるサイズと、各サイズの左右バージョン 2 つを含む 18 種類のデザインに龍のサイズを調整しました。

「最終的に 3D プリントされたドラゴンはオリジナルの完璧なレプリカですが、まだ改善が必要な微妙な部分がいくつかあります。当社の設計には、安全な設置のための内部構造が含まれており、完全に隠されているため、ナット、ボルト、その他の構造の痕跡は見えません。」 - ニックルイス、オンデマンド製造担当ゼネラルマネージャー、3D Systems

3. 積層造形の潜在的な利点

3D Systems の ODM チームは、積層造形技術を使用して木製のドラゴンの構造設計を完成させ、複数のネジ、ねじ山、およびそれらの表面処理プロセスを組み合わせて、木製のドラゴンを生き生きと「復活」させました。

3D Systems は、選択的レーザー焼結 (SLS) 印刷装置を使用して、18 種類の異なるスタイルの木製ドラゴンを製造しました。 ODM部門の営業マネージャー、サイモン・ハモンド氏は次のように述べています。「積層造形技術の最大の利点は、高精度かつ多様な生産を実現できることです。

「エンジニアたちは、高精度の最終設計を完成させるのに長い時間を費やしました。CADデジタル設計を使用して3D図面を完成させ、木製のドラゴンを印刷したので、3D設計への時間投資を早期に前倒しすることができます。」

高解像度で耐久性のあるドラゴンの翼は、3D Systems の選択的レーザー焼結 (SLS) プリンターを使用して製造されました。
ハモンド氏はまた、「最終設計が完成すれば、18セットの金型を作らずに作業を完了できます。他の従来の製造プロセスでは、限られた予算と時間条件内でこのような高品質の設計と製造を実現するのは非常に困難です」と述べました。

3D プリントされた木製のドラゴンの製造プロセスは、3D スキャン、分析、テスト、プロトタイピングを通じて行われ、最終デザインが現代建築の厳しい要件を満たすことが保証されます。

3D Systems は、設計および製造プロセス全体にわたって精力的に作業し、歴史的王宮 (HRP) の美観を満たすだけでなく、請負業者が設定したすべての技術要件も満たす設計を作成しました。 3D Systems のエンジニアは、SLS プリントされた木製のドラゴンに、設置の痕跡 (ネジや隙間) が外部に残らないようにする方法を見つけました。

終わり

3D プリントされた木製のドラゴンに使用されている素材は、DuraForm PA です。これは、バランスの取れた機械的特性と微細な表面解像度を備えた、耐久性のある高性能熱可塑性素材です。作成された木製のドラゴンは、視覚的にも触覚的にもプロトタイプを再現できます。

DuraForm PA は、その解像度と機械的特性により薄くて軽量で取り付けが簡単なため、木製のドラゴンを印刷するのに最適な材料です。

キュー王立植物園に設置された 3D プリント木製ドラゴンの最大の特徴は、設置機能の要件を満たすだけでなく、歴史的建造物の外観を完璧に復元できることです。

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