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3D打印“打进”地理信息产业
作者:日照科普网  点击次数:1774  发布时间:2013-10-09 16:29:59

 

Buttercup是一只在实验室出生的鸭子,左脚先天性长向后面。科技人员为帮助Buttercup解决病情为其进行截肢手术,并利用3D打印技术,为Buttercup创建了3D打印的鸭掌

3D打印的前景一片火热,但其产业化过程可能还很漫长,很多行业对于这项技术还缺乏全面、深入的了解。

3D地图是一种新近出现的应用,这似乎昭示着在地理信息行业中,3D打印技术有发挥空间,但如何有效融合两大产业,仍需不断摸索。

———— 3D打印应用广泛 ————

地理信息行业是新切入点

最近,一位来自澳洲的厨师艾里克·莫格尔先生终于得以“保全脸面”。由于脸部患癌,医生不得不切除掉他的左半边脸。通过对其脸部进行三维扫描,3D打印机获取了莫格尔右半边脸的三维结构数据,利用适合人体的材料“打印”出了他的左脸,并成功填补到了左脸的缺口上。

似乎只要掌握了数据,找到了材料,3D打印技术几乎能够打造出所有的东西,它早已从昔日模糊的概念转化为提高产能、节约成本、绿色环保的全新制造模式。

这种制造业的新趋势拉动了传统的工业、农业、建筑业,以及交通、医疗、生活等数不清的领域开始依托3D打印技术制造出更可靠的零部件或成品并应用到各项应用中。从市场前景上看,3D打印技术有着很特别的亲和力,它将融入到各行各业并发挥着特定的用途。伴随着3D打印影响力的扩大化,地理信息行业似乎也可以寻找到一个良好的切入点,并逐渐扩大3D打印在该领域中的应用深度。

———— 如何打印3D地图 ————

三维印刷工艺3DP技术

目前,3D打印技术在我国的地理信息产业中应用得并不算广泛,笔者发现一家位于杭州的名为MagicFirm3D打印解决方案公司,与传统的只卖3D打印设备的公司不同的是,这家公司有着一套基于“地理空间信息”的3D打印解决方案。

那么,3D打印技术能否为我们打印出逼真的3D地图呢?

在技术方面,地理空间信息3D打印业务中应用最多的是3DP技术,这是一项早在1989年便被美国科学家申请为一项专利的三维印刷工艺。该工艺利用粉末材料进行成型,例如陶瓷粉末或金属粉末等。在成型阶段,这些材料粉末不是通过烧结连接起来,而是通过喷洒粘接剂将零件的截面“印刷”在材料粉末上面,再用高压不断紧固,如此循环操作过程,最终3D模型就能按照设计的需要打印出来。

在整个打印流程中,对地理模型三维数据的掌握是打印出精准模型的关键之处。技术人员介绍,获取三维数据主要有两种途径,一是借助3D MAX等三维软件,直接对地理模型进行设计,二是直接通过GIS软件和从卫星3D影像数据中导出三维DEM(数字高程模型)3D打印机兼容的VRML/PLY文件,就也可直接对目标进行打印。对于大面积的地理结构图,可采取分段的形式,将地理模型一块一块地打印出来,然后再拼接到一起。

如今的3D打印技术能够准确地区分出土地、水体、建筑物和其他地形特征,特别是对于复制一个复杂的等比例自然地形结构或社会城市结构来说,如果运用传统的制造工艺相当耗费人力及物力成本,制作人的水平则更是非常需要精湛的技艺。但3D打印完全可以摆脱在工艺成本上的一些负担,全方位的三维数据抑或是一位三维设计师,再搭档一台3D打印设备,就可以完成地理模型从设计到生产甚至是量产。

既然在技术上已经日臻完善,那么3D打印在地理空间信息领域的应用前景是否是一片蓝海呢?

———— 新方向一 ————

房地产3D沙盘模型

房地产领域对3D打印的应用也是MagicFirm负责人孙琪旋向笔者提到的国内主要的一个应用方向,可以说,这一行业在国内率先实践了3D打印的一些成果。

比如对于传统的房地产沙盘模型来说,购房者在看建筑沙盘时,往往会发现这些沙盘结构(建筑外体或室内结构剖面)是缺乏标准的比例尺衡量而失真的,这会导致经常会有购房者会根据沙盘去买尚未盖好的房子,最终他们会发现自己买到的房子的结构并没有地产商在沙盘中宣传的那么好。这种通过伪劣沙盘欺诈购房者的行为,的确需要在先进的科技支撑下逐步消灭。

在基于3D打印的技术支持下,只要前端3D设计流程中提供标准三维设计数据,那么打印出来的3D沙盘模型不仅外观精细准确,内部结构也是处在标准比例尺之下,从而极大地提升了购房者的参考价值。

同时3D打印技术也将促进房地产领域在向消费者展示环节中的标准化。国内有关3D打印产业政策的舆论呼声已日渐高涨,国家科技部的相关负责人已经表示,将会制定有关的3D打印行业规范及相关政策,届时,诸如房地产行业中涉及到的展示标准化问题也会获得进展。

———— 新方向二 ————

地理信息科研领域

地理科研领域对3D打印的应用在国外一些相关技术发达的国家已有实践,基于地理信息科学研究的3D打印模型需要更高的三维精细度。

从设备市场上来看,全球范围内最为流行的专业3D打印机型号是Zprinter系列的产品,这种型号的打印机非常兼容对地理模型的输出。据了解,这种打印机正是利用3DP技术,并支持全彩打印,从而将地形结构的三维实体清晰丰富地展现出来。

目前,国外的3D打印技术已经在为地质研究、地下结构可视化、野外环境分析以及军事指挥当中,有了许多成熟的应用。而在国内,一些测绘装备类企业,也积极在谋求为国内的3D打印技术提供着硬件、软件技术以及数据上的支持,通过精准的测绘数据,便能够清晰地打印出高标准的模型。

———— 新方向三 ————

地理文化产品领域

地理文化产品领域可以说是最为亲民的地理空间信息的发展方向了。这一方面实践较多的仍然是国外。

披着神秘面纱的Terrainator.com地图平台,实际是英国的一家打印3D地图工艺产品网站。在这个网站中,用户可以在有相关业务地区的地图中,以一定的比例尺圈出一块地形,提交后,系统则会自动处理并生成一张三维的地形结构图。用户最终将这张三维视图提交给网站并支付费用,网站就会负责为该用户打印出一套定制化的三维地形图。目前该网站只支持大部分美国版图、加拿大西部、英国的整个版图以及欧洲的少数国家的部分版图等。试着打印一块儿英国伦敦平原地区或者奥地利西部某个绵延高耸的山脉吧,他可能要花费你十几英镑。当然打印的版图面积越大、地形越复杂多样,花费就越多。

另一家美国网站Landprint.com则是一个明码标价出售3D地理地形图的图商。他们将商品分为了“世界知名的山峰”、“著名国家公园”、“夏威夷群岛”等产品类型,每一类商品都有一些3D地理结构商品正在出售,比如奥林匹斯山脉的地形图就能卖到160美元的高价。不过遗憾的是,笔者并没有发现网站有卖喜马拉雅山脉或珠穆朗玛峰周边的3D地形结构图,但他们也提供和Terrainator一样的3D地形定制化服务。

类似的这类网站在国外还有不少,用3D打印技术制作地图对于他们的客户来说可能意味着很多,比如某一天这些人可能征服了一座山峰,他们希望打印一份3D地图来表现他们能够对这座山“了如指掌”,那么委托3D打印图商制作这么一块图将对这些客户有着特殊的意义。另一方面,3D地图也可以作为纯粹的居家展览品、学校的教学工具或者小孩子的玩具。总而言之,3D打印地图已经具备了大众应用的基础,这些市场前景足矣让国内的3D打印商作为非常值得参考的案例。(文·陈启临)

《科技日报》(2013-7-12 六版)      文章来源:http://www.stdaily.com 20130712


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