5523平方メートル、3か月の建設期間、清華大学深圳国際大学院の3Dプリント都市公園

寄稿者: 清華大学出典: 中国インフラニュース

国家の呼びかけに応え、デジタル時代の国家都市建築と環境建設の新たなニーズに積極的に応えるため、清華大学深圳国際大学院未来人間居住研究所と清華大学建築学院の徐維国教授は、学際的なチームで独自の研究開発と革新を行い、3Dプリントコンクリート技術を学際的な統合インテリジェント建設産業技術に変えました。宝安会議展示センターのホール17の前にある深圳宝安3Dプリントパークは、その産業応用の鮮やかな実践です。都市の広場を「印刷」することは、世界中の都市工学建設における新しい3Dプリントコンクリート技術の最初の実用化であると報告されています。

△ 深圳宝安3Dプリントパークの全景
Valley Stream: 3D テクノロジーを使用して自由で柔軟な都市緑地を創出<br /> 深セン宝安3Dプリントパークは宝安会議展示センター第17ホールの前にあり、敷地面積は5,523.3平方メートルです。建設過程では4セットのロボット印刷設備が使用され、設計から完成まで約3か月かかりました。深セン宝安3Dプリントパークは、国内初の3Dプリント技術を採用した都市緑地として、2021年9月に世界最大規模の3Dプリント都市公園建設の試みを初めて実現した。

公園の設計コンセプトは「谷間の清流」です。曲がりくねった道路のカーブと自然の起伏のある地形が一体となって、谷間に流れる清流の形を再現しています。鮮やかで柔軟な庭園のピースが水平に伸びる地形と完璧に融合し、独特の自然空間を作り出しています。

△川の形をした道路公園内のすべての3Dプリント景観作品は、「水」の俊敏性を独自の設計コンセプトとし、ロボット3Dプリントコンクリート技術の特殊曲面構築における利点を強調しています。緑の芝生の上で、アルゴリズムによって生成された3Dプリント道路は、活気のある水の流れのようで、訪問者をさまざまな景勝地へと自然に導きます。起伏のある道路の間には、大小の「島」が有機的に形成されており、一部は3Dプリント彫刻景観プラットフォーム、一部は3Dプリント花壇と座席を組み合わせたレジャースペース、一部は3Dプリント環境アクセサリーで装飾されています。

△ブーゲンビリアの彫刻△クローバーの彫刻敷地内の各庭園のデザインには「水」という概念が貫かれています。敷地の北側には生命力と幸運を象徴するクローバーが咲き、健康、真実の愛、名誉への願いを表現しています。敷地の南端では小川が渦を描き、中央には深セン市を象徴するブーゲンビリアが咲き、四方八方から訪れる人々を歓迎しています。花壇のベンチや擁壁の形状は、水の流れのダイナミックな曲線と一体化しており、世界的な海洋中心都市を建設するという深センの将来ビジョンを反映しています。

科学的分析: 群衆の流れのシミュレーションを使用して公園の設計を計画する<br /> 公園全体の計画と設計において、徐偉国教授のチームはまずGHのプラグインQUELEAの粒子群最適化アルゴリズムを使用し、群衆の流れのシミュレーションを通じて会場の将来の群衆活動状況を予測しました。シミュレーション計算では、会場の3つの出入り口と会場の南北にある1つの景観ビューポイントを人々の動きに影響を与える要因として使用し、会場上の曲がりくねった複雑な群衆移動の軌跡を取得しました。これを基に、群衆流動熱解析法を通じて、群衆が集まる可能性のある他のエリアや群衆活動の経路が得られます。

△歩行者流動シミュレーションにより生成された歩行者経路図 △公園の3次元全体モデル次に、歩行者流動熱解析後、ストレンジアトラクターアルゴリズムを導入して、歩行者流動熱図をストレンジアトラクター運動グラフに変換します。変換計算プロセスでは、歩行者流動熱図内の各アトラクションポイントの放射半径と密度を定量化し、アトラクションポイントの周囲のポイントがアトラクションポイントの放射範囲内で連続的にオフセットされるようにすることで、カオスと規則性を兼ね備えた流線型の形状を実現し、計算で得られたこの形状を公園の全体計画の原型として、この形状を開発することで公園の計画設計を実現します。

上記の公園計画と設計計画に基づいて、公園の仮想3次元モデルが構築されました。モデリングの過程で、公園の景観と鑑賞の要件に応じて、テーマ彫刻、花壇の座席、湾曲した擁壁、花箱の木の池、湾曲した法面保護、湾曲した緑植物の花の壁、テーマ構造物などのオブジェクトが設置されました。これらの環境アクセサリーやガーデンピースのデザインはすべてアルゴリズム生成方法を採用しており、その形状は視聴者の使用と鑑賞の要件を満たすだけでなく、美しい有機的な形状も備えています。

革新的探究：3D プリント経路計画の技術革新<br /> 徐偉国教授のチームが設計した深セン宝安3Dプリントパークでは、研究チームが可変表面印刷や層間印刷技術など、多くの風景スケッチの印刷経路計画形式で革新的な探求を行いました。研究チームは技術革新を通じて、ロボットアームによるコンクリートの3Dプリントを実現し、プリント経路計画の新たな可能性を実現しました。公園内の「彭城花咲く」彫刻と「宝安」彫刻は、代表的な革新的作品です。

△「彭城花咲」彫刻の分割ブロックの模式図。「彭城花咲」彫刻は可変表面印刷技術の代表例です。彫刻のサイズは約2600mm×2700mm×1800mmです。デザインの原型はブーゲンビリアです。花びらの有機的で無秩序な形状をシミュレートするために、彫刻本体は波打つ表面の配列として設計されています。この彫刻の印刷経路を計画する際の難しさは、彫刻が 5 つの独立したブロックに分割されていても、各ブロックを連続的に変化する平面または曲面で単純に分割することができない点にあります。そこで、徐維国教授の研究チームは、各ブロックを一連の勾配不規則面を使用してカットし、最上部の面が花びらの上端の曲線にフィットするようにし、底部は設計要件に応じていくつかの非平行平面のグループに分割しました。

△「彭城花咲」彫刻の印刷経路計画方法。彫刻の各ブロックは、4つの主要な構造に分かれています。第1の部分は彫刻の基礎、第2の部分は可変平面で印刷された花びら、第3の部分は二重層の可変曲面で印刷された花びら、第4の部分は単層の可変曲面で印刷された花びらで、不規則な上面全体を覆うために使用されます。

△「宝安」彫刻モデル「宝安」彫刻は、層間印刷技術の代表作です。この彫刻のサイズは約4900mm×3400mm×650mmで、深セン市宝安区のロゴを展示物として使用し、「ファジークレードル」フラクタル曲線アルゴリズムによって生成された縁起の良い雲の模様と組み合わせます。

△「宝安」彫刻印刷経路平面断面図最終的に、研究チームは彫刻を19のグループのグラデーション平面に分割し、各平面で層間印刷方式を使用しました。最初の層では彫刻平面の1/3（領域a）を印刷し、次に2/3（領域b）を印刷し、3番目の層でのみ平面全体が完全に印刷されます（領域c）。この論理によれば、彫刻全体の印刷経路は 2 つの部分に分けられます。1 つは彫刻本体を完全に分割する一連の可変平面であり、もう 1 つは 2 つの可変平面間の「平坦化」に使用される中間層です。彫刻の可変面が必要な傾斜に達すると、印刷パスの最後の 5 層 (領域 d) が、水平方向の層ごとの印刷を使用して上部で完了し、表示オブジェクトが強調表示されます。

△「宝安」彫刻の精緻な効果。中間層印刷法によって、最終的に「宝安」彫刻の側面は緻密で整然とした質感を呈し、高品質で平坦かつ正確な上面効果を実現します。

インテリジェントなコラボレーション: 公園での現場印刷とプレファブリケーション印刷と吊り上げ

△パーク内の現場印刷現場で3D印刷ソフトウェアが準備された後、ロボット印刷装置の設置とデバッグが開始されました。現場で印刷する場合、4 セットの機器が連携して動作します。現在の環境条件と正確に一致するように、周囲の座標と相対位置を調整する必要があります。プロセスフローによって直列に接続された印刷システム全体は、自動化とインテリジェンスの要件に従って設計およびデバッグされ、人的資源を最大限に削減します。

△公園のスケッチのプレハブ印刷現場 △公園の彫刻花壇の座席ハードウェアとソフトウェアのデバッグ後、4セットの印刷機器が連携して、川沿いの舗装された広場エリアの曲線の区画線の印刷を完了しました。現場での印刷に加え、スケッチのほとんどは、現場の隣の小屋で事前に作成され、印刷されてから所定の位置に吊り上げられました。大型部品の印刷要件を満たすために、固定式ロボット 3D 印刷装置 3 セットとロボット 3D 印刷モバイルプラットフォーム 1 セットが倉庫に設置され、サンゴの舗装、彫刻、座席、擁壁などの小さな部品のすべての印刷タスクを高品質かつ効率的に完了しました。

製品は印刷後、約3日間の自然硬化後に設置できます。チームは各製品に必要な設置構造と吊り上げ設計を実施し、現場の建設チームと協力して、印刷製品の位置決め、吊り上げ、構造接続、グラウト、表面処理などの後続プロセスを完了しました。 3Dプリント製品の高精度と設置隙間の小ささにより、現場での水工作業の負担が軽減されます。その後、敷地全体のデザインコンセプトに合わせて緑化が進められ、自然に起伏のある地形は柔らかく密集した芝生で覆われ、数本の背の高い木々が点在し、環境アクセサリーやガーデンピースが自然で有機的な生態学的美しさを表現しました。

伝統を覆す：清華SIGSチームが国家のインテリジェント建設に貢献<br /> 国内の3Dプリント建物の量と建設に対する需要が増加するにつれて、複数のロボットアームの印刷経路調整、リアルタイムの速度制御、インテリジェントな印刷経路生成などの分野はすべて、3Dプリントコンクリート業界で探求され、継続的に突破されているトピックです。

△テクノロジーを融合したインテリジェント建設産業（徐偉国教授チーム）
△公園の利用シーン従来の建設方法と比較して、デジタル設計とロボット支援建設を組み合わせたこれらの新しい方法は、建設プロセス中の材料、時間、および労働力の消費を効果的に削減でき、建設業界が真にインテリジェント建設に向かう唯一の方法です。清華大学深圳国際大学院の徐偉国教授チームが独自に開発したロボット3Dプリント施工技術は、自動制御技術に基づくインテリジェントな施工方法で、人員の節約、効率の向上、施工コストの削減、環境に優しい、品質の確保などの利点がある。伝統的な建築形態を構築するだけでなく、今日の世界のグリーンで環境に優しい生態学的テーマに沿った、さまざまな豊かな有機的な建築形態を構築し、私たちの生活環境とインテリジェント建築業界に新しい風をもたらします。

5523平方メートル、3か月の建設期間、清華大学深圳国際大学院の3Dプリント都市公園

米海軍、コールドスプレー3Dプリントで戦闘機の車輪交換コストを削減

3Dプリント技術で大型航空機製造の「中国の夢」を実現

骨にヒントを得て、科学者たちはステレオリソグラフィーを利用して、剛性を調整できる軽量素材を開発している。

インド第2位の航空宇宙企業NALが3Dプリント航空部品のプロトタイプを展示

雲南省初の3Dプリント骨切りガイド補助膝関節置換術が成功

科学者は3D関節モデルを使って人間の骨の進化を研究し、病気を予測する

CCTV：樊昌中谷3Dプリント産業パークは華東最大の産業集積地となった

[展示会からのニュース] 英国 TCT バーミンガム展示会では、将来のスマート製造技術を探求するための 3D プリントのイノベーションが集結します。

軍事大手ロッキード・マーティンは過去3か月間で1,600個の工具と航空機部品を3Dプリントした。

デスクトップ3Dプリンターは、移植可能な人間の組織を成長させるための足場を印刷するためにも使用できます。

推薦する

スウェーデンの企業が環境保護のため木材を使ってカヤックを3Dプリント

モデリングのやり方が分からないといつも言っていますが、これらのウェブサイトにアクセスすれば簡単にできます

3Dプリントランプが夜の静けさをもたらす

超クールな 3D プリント電動自転車がまたひとつ登場。これを見て、本当に欲しくなりました!

TAHOE Boats、Thermwood 3Dプリントツールを使って初の船体を製作

Shinlin 3Dは伝統的な産業から変革し、現在では中国の3Dプリント業界でトップの地位を獲得しています。

最初の3Dプリントバーナーの試験が完了し、シーメンスが再び主導権を握る

ホンルイ：3Dプリントの「バカな鳥」

アニメーションに特化したUnionTechの4K高精度DLP 3Dプリンターπ200がCポジションでデビュー

3Dプリントレンズによりデジタルカメラで3D写真を撮影できる

陝西省渭南市に460エーカーの3Dプリント産業育成基地が建設され、中国付加製造産業連盟の年次総会がここで開催されました。

アーク積層造形は単なる溶接だと思いませんか？

付加製造は造船業界に「新たな変革」をもたらす可能性がある

権威ある人物が英国の3D共有プラットフォームMyMiniFactoryを解説

それは光学、生物学、化学に革命をもたらすでしょうか?新しいマルチマテリアル3Dプリント技術が登場