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3D 打印的出现让许多行业都发生了改变，不管是从制造业、建筑业还是汽车和航空航天业。3D 打印技术已经从以前被一些人视为新奇或小众解决方案的技术，转变成为了一种较为成熟的技术——从“快速原型制造”转向“增材制造”发展。
如今，3D 打印技术已经在世界各地的大学课堂中得到了广泛的应用，为学生和教师研究创新建筑提供了技术解决方案，并为“未来生活”创造了新标准。
最近，东京大学 Sekisui House - Kuma Lab 的“T-BOX”选择了 Ultimaker 作为解决方案，以满足其建筑系的研究需求。主要为帮助学生们准备其设计和打印原型所需要的 3D 建模数据，并在作为设计练习的会议中进行使用。“T-BOX”于 2021 年 10 月开始投入使用并运营。
接下来，我们将向来自 Sekisui House - Kuma Lab 主任和项目助理教授平野利树先生，具体了解学生们是如何在他们日常的大学生活中应用 3D 打印的，以及 Ultimaker 在其中扮演了怎样的角色。
△平野利树先生，现东京大学 Sekisui House - Kuma Lab 主任和项目助理教授
这一切是如何开始的
“T-BOX项目”由建筑大师隈研吾先生于 2020 年 6 月建立，作为一个拥有各种数字化制造机器的车间，主要目的是研究数字技术和建筑之间的关系。
“‘T-BOX’对我们来说意味着很多不同的东西”，关于这个项目的名字，平野先生解释道。“‘T’指的是东京，来自东京大学（The University of Tokyo）、技术（Technology）、工具箱（Toolbox）。从那时起，我们就将 T-BOX 视为一个拥有各种数字制造设备的‘工具箱’。”
东京大学目前正在研究未来的建筑技术，Sekisui House 为启动该项目提供了捐款——旨为探索和研究“生活的未来”。此次合作的主要目的是结合这些互补的优势和能力，推动“T-BOX”未来人才的发展。
过去，建筑系没有配备数字化制造工具的生产设施。学生们没有选择，只能通过自行购买 3D 打印机或手工制作模型，这是传统的方法。现在有了T-BOX，建筑系的学生可以轻而易举地创建他们精心设计的原型，并将其用于演示目的。
平野先生说：“我相信，这个工厂将帮助学生提高他们的工艺水平，探索其他的成长途径，比如学习制造或数字制造相关的知识和技术。事实上，T-BOX 的使用权不仅仅专属于建筑系的学生。我们非常欢迎大家都可以来参观陈列的设施和使用我们的 Ultimaker 3D 打印机。T-BOX将作为培养创造性人才的设施，使他们能够更好地适应未来。”
走近T-BOX
目前，T-BOX 拥有 6 台 Ultimaker 3D打印机。鉴于目前校园里还从未在一个实验室里部署过多台 3D 打印机，平野先生认为这对于设计师而言，将会发展成为一个十分关键的设施。
至于他们为什么选择 Ultimaker，平野先生评论道：“随着数字化制造越来越受欢迎，我也曾去海外参观过多家类似的设施。当时去了美利坚大学的建筑学院，看到他们正在使用 Ultimaker 3D 打印机。大多数学生都对 Ultimaker 的产品质量赞不绝口，他们的评价就是易于使用、操作简单。”
“Ultimaker 是一个很不错的选择，因为它可以处理各种不同的耗材，以及具备高质量的打印精度、速度和高响应性。这种‘只需要输入数据，就可以开始打印’的理念，能让你在即便没有技术知识的情况下，也能直观地创作作品。此外，当需要进行一些高级调整时，依旧可以轻松地操纵参数以满足你的要求。”他补充道。
当我们问及他如何看待过去十年来 3D 打印在建筑中的应用时，平野承认：“说实话，我在一般情况下不会使用 3D 打印机，除非我真的特别需要。但随着数字化的不断发展，像 Ultimaker 3D打印机这样的科技产品已经在全球许多行业中变得越来越重要。毫无疑问，3D 打印也已经成为建筑师和学生设计周期的一部分了。”
△平野利树先生向我们展示了他的其中一个 3D 打印建筑模型
当设计不再受限制
目前，T-BOX 实验室使用的是白色PLA材料，但平野先生和他的学生已经开始着手深入研究 Ultimaker和第三方耗材的兼容应用所带来的各种可能性。
“就ABS材料而言，我们正在考虑使用各种材料来打印三分之一大小的建筑结构的接缝，并实际使用它。从本质上说，我们也想要挑战自己，根据不同需求的目的来摸索到最适合使用的材料，”平野先生说。
当然，模型制作一直是建筑师工作的一部分。例如，学生们过去常常用苯乙烯板来手工制作模型。但与此同时，模型的形状就受到了很大的限制，只能制作一些简单的样式。平野先生说：“我们的目标是打破限制思想的传统规范。希望通过使用 3D 打印机来创新设计，可以自由地将想法转化为实际产品。我们不想被各种因素而无法做出复杂的形状所束缚。”
“3D 打印机不仅仅是一个制作模型的工具，它也是一个让你自由思考建筑和设计的工具。”
先进的数字制造设施
除了在实验室内部署 3D 打印机之外，T-BOX 的数字化制造设备还包括激光切割机和数控机床等，旨在结合所有资源、技术和方法来创造有意义的东西。
但这些数字制造设施在使用程度上较为复杂，对于课程教学来说具有一定的难度，包括如何指导教会学生使用设备。“在 T-BOX，我们希望学生尽可能自由和自愿地使用这些设备。虽然我们已经设定了最低限度的安全和使用准则，但仍然希望他们能够在不依赖我们的工作人员的情况下使用机器。我们想让学生们能够自己主动地去探索这些设备操作能力，但我们依旧会随时随地帮他们解决和回答任何问题。他们所要做的就是在网上预订，然后自行发展。”
作为一个成果良好的实践应用案例，在建筑、教育和增材制造领域都得到了关注。在了解到 T-BOX 的应用案例后，Ultimaker 首席执行官于尔根·冯·霍伦（Jürgen von Hollen）先生表示：“很高兴看到像东京大学这样的先进教育机构认识到3D打印的重要性，并能够全面激发学生的创意灵感，让他们在进入职场后尽可能发挥最大的影响力。我们的3D打印机、软件和数字工厂在全球范围内用于各种行业和应用，以实现广泛的商业利益。东京大学在帮助推动3D打印成为具有灵活性和可持续价值的转型商业技术方面所发挥的作用令我非常赞赏。”
优秀作品展示
T-BOX 中最引人注目的设计莫过于在 2021 年伦敦设计双年展上展出的装置作品的 1/10 大小的 3D 打印模型。这部作品分为六个部分，通过模块化打印并进行组合。该作品展示了东京和伦敦城市中各种标志性物件和建筑的 3D 扫描效果，并将它们转换成 3D 数据进行打印。
例如，有来自东京的标志性物件——招财猫、雷门、知了、自动贩卖机、鲷鱼烧、甜甜圈等。还有伦敦的各种城市元素，如伦敦地铁座位、邮箱，以及被 3D 扫描、打印、组合的特色酒吧。在实际工作中，由 CNC 完成聚苯乙烯泡沫块的雕刻工作，用作粘日本纸的模具。最后这件作品被运至伦敦并展出。
“理论上来说，这个作品的打印难度很大，因为使用 3D 扫描后呈现的形状非常复杂。使用 Ultimaker 3D 打印机打印后，即使是那些很微小的细节，它都能做到很好地处理，很漂亮，同时也很复杂。”
△伦敦双年展 1/10 尺寸的3D打印模型
当被问及打印过程中遇到的困难，“我会说这很具有挑战性。原始扫描这项工作大约是 1 TB 大小的数据。即使是减少一些工作量，一个面板大约也是 300 MB 的大小。原本我担心可能会在切片过程中出现错误。但出乎我意料的是，当我们把它们载入 Ultimaker Cura 中进行切片，整个过程十分地流畅。这证明了 Ultimaker 非常适合用于具有大量细节的关键项目。”
“控制软件在确保你的输出质量方面扮演着重要的角色。当我接触到各种数字制造设备时，我担心其中一些设备因为太复杂而无法使用。Ultimaker Cura 通过创建简单而直观的设备来消除这些繁琐之事。它内置的这些预设参数，让即便是初学者也可以很容易地上手使用。操作熟练了之后，你还可以根据需要，调整设置详细的参数。所以我对它的评价是反应非常灵敏。”
“总而言之，我想说的是 Ultimaker 是为了满足不同的技能和经验水平而设计的。我认为无论是对于第一次使用，还是那些需要每天使用它的人来说，这真的是一个较为强大的 3D 打印系统。”
△东京大学实验室内的 Ultimaker 2+ Connect 和 Ultimaker S3 打印机
展望未来
在我们与平野先生的谈话接近尾声时，我们询问了他对 T-BOX 未来的展望。
“我相信 T-BOX 将施惠于每个人，无论他们未来将走向哪一条道路。但我相信，需要加固混凝土模板的研究生会发现这个设施非常有用。此外，学生可以设计一个形状复杂的模具，并尝试缩小它们的尺寸。这也可以用来设计和制作小型家具和配件。可能性是无限的。”
如果在预算和空间方面都不存在问题，平野先生的计划是再添置一些设备。“可能会想再添置一个机器人手臂和一台内部容量更大的 3D 打印机，方便处理体积更大的项目。但就目前而言，我们拥有的已经完全足够了。我很高兴能够实现把全球标准的数字制造设备带进大学校园，帮助学生和教师超越传统。”
“接下来，我将使用现有的 3D 打印机来开展建筑系的课程教育，让他们在创新工作时了解数字制造的价值。我想继续探索使用 Ultimaker 产品的新方法，并鼓励学生们也这样做。”
平野先生说，虽然学生永远是第一位的，但他也计划以某种方式向公众开放这些设施。“我们最终的目标是想让每台机器都能被普通大众所使用。为此，我们也在做相关准备。当然，我们希望与那些想要探索新的创意的人分享这一经历。”
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