引言：Jon Goebel（以下簡(jiǎn)稱“Jon”）是夏威夷大學(xué)希洛分校的藝術(shù)副教授，為了提高大家關(guān)于珊瑚對(duì)海洋生態(tài)影響的關(guān)注，他攜手夏威夷大學(xué)海洋研究團(tuán)隊(duì)，策劃了一個(gè)珊瑚研究的項(xiàng)目，試圖將珊瑚生態(tài)系統(tǒng)更具象化，以更簡(jiǎn)單易懂的方式呈現(xiàn)出來(lái)。

夏威夷大學(xué)始創(chuàng)于1907年，在熱帶科學(xué)、海洋研究、基礎(chǔ)科學(xué)等專業(yè)方面較為強(qiáng)勢(shì)。其中，大學(xué)的海洋研究團(tuán)以研究海洋生態(tài)系統(tǒng)為主，收集與保存各類海洋生物信息。

2018年夏天，位于美國(guó)夏威夷群島的基拉韋厄火山大規(guī)模噴發(fā)，e.Mandrinus珊瑚的原產(chǎn)地Kapoho正處在火山爆發(fā)所覆蓋的區(qū)域，導(dǎo)致此珊瑚群遭到嚴(yán)重破壞。但幸運(yùn)的是，在火山爆發(fā)前，夏威夷大學(xué)海洋研究團(tuán)的成員已經(jīng)完成了對(duì)e.Mandrinus珊瑚的各項(xiàng)信息收集，其中還包括了John Burns利用攝影測(cè)量法制作的珊瑚3D模型。

圖 | 夏威夷基拉韋厄火山噴發(fā)圖

（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

Jon與他的3D打印“珊瑚樂(lè)園”

在得知e.Mandrinus珊瑚的故事后，Jon決定開(kāi)啟一個(gè)讓3D e.Mandrinus珊瑚“復(fù)活”的項(xiàng)目。他計(jì)劃利用3D打印技術(shù)，讓更多人知道e.Mandrinus珊瑚的存在。

他的目標(biāo)是用3D打印制作放大了8,000倍的珊瑚模型，并建立一個(gè)具有互動(dòng)性的“珊瑚樂(lè)園”，讓前來(lái)參觀的人們尤其是小孩子可以穿梭在這些巨大的珊瑚模型中，想象自己是珊瑚生態(tài)系統(tǒng)中的海洋生物，更直觀的了解珊瑚在海洋生態(tài)中存在的意義。

圖 | 海底珊瑚群

（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

這個(gè)項(xiàng)目將以一種生動(dòng)有趣的沉浸式體驗(yàn)?zāi)Ｊ?，讓人們了解珊瑚生態(tài)系統(tǒng)，以激發(fā)他們的環(huán)保意識(shí)。

為什么選擇e.Mandrinus珊瑚？

“它是最酷的珊瑚之一！”這是Jon提起e.Mandrinus珊瑚的第一反應(yīng)。由于漂亮的外形以及2018年那場(chǎng)火山爆發(fā)賦予的傳奇色彩，Jon最終決定打造一個(gè)“e.Mandrinus珊瑚樂(lè)園”。

在決定啟動(dòng)這個(gè)項(xiàng)目后，Jon便開(kāi)始了他的3D打印之旅。

3D打印初嘗試

在第一次進(jìn)行3D打印時(shí)，Jon直接使用John Burns用攝影測(cè)量技術(shù)制作的3D模型進(jìn)行切片和打印。但當(dāng)模型被放大了8,000倍后，一些攝影測(cè)量技術(shù)成型的瑕疵也被放大了，這嚴(yán)重的影響了珊瑚模型的外觀。

為了呈現(xiàn)他心中最完美的“珊瑚樂(lè)園”，Jon重新從建模開(kāi)始，用心完成3D打印中的每一個(gè)步驟。

怎么將模型放大8,000倍？

為了改善3D打印的效果，Jon決定改變打印部件的尺寸。他將原本的模型切成了四等分，然后分別將每部分的模型放大8,000倍。

Jon把每個(gè)放大了的四等分模型再切成100-200塊，重新對(duì)表面進(jìn)行處理：他對(duì)每塊模型反復(fù)進(jìn)行磨平、網(wǎng)格重建、再磨平。這樣的過(guò)程大概在反復(fù)進(jìn)行了10次后，Jon最終得到了一個(gè)表面平滑漂亮的模型。最后，他再將所有處理過(guò)的模型組裝成起來(lái)，這樣，一個(gè)完美的3D珊瑚模型就準(zhǔn)備好了。

如何讓模型結(jié)構(gòu)更合理？

模型設(shè)計(jì)的問(wèn)題解決后，Jon開(kāi)始優(yōu)化結(jié)構(gòu)，以解決3D打印部件過(guò)重的問(wèn)題。

3D打印的珊瑚每個(gè)部件幾乎達(dá)到了約22.6公斤。由于過(guò)重，在使用磁鐵或者膠水進(jìn)行組裝時(shí)，很難將他們固定牢靠。

為了解決組裝的問(wèn)題，Jon在每個(gè)珊瑚模型部件的底部設(shè)計(jì)了一個(gè)鏤空結(jié)構(gòu)，方便他把手伸進(jìn)去用固定裝置將每一個(gè)部件更穩(wěn)固的組裝起來(lái)。

為了創(chuàng)建這些鏤空結(jié)構(gòu)，Jon使用3D建模軟件Meshmixer優(yōu)化模型，在不斷的嘗試后，他最終設(shè)計(jì)出厚度適中、又堅(jiān)固又輕的珊瑚模型。

雖然珊瑚模型出現(xiàn)了大量的鏤空設(shè)計(jì)，但Jon在打印時(shí)，卻沒(méi)有使用支撐結(jié)構(gòu)。因?yàn)樗麑⒛Ｐ拓Q起來(lái)進(jìn)行垂直打印，很多部分在沒(méi)有支撐的情況下也可以完成打印。

這是一個(gè)非常實(shí)用的解決方案，因?yàn)榇蛴〉牟考执笥侄?，無(wú)支撐的解決方案可以幫助Jon省下不少的耗材，在優(yōu)化模型之后，一卷材料甚至可以打印4到5個(gè)模型部件。

是否能同時(shí)兼顧環(huán)保與3D打印？

在耗材方面，Jon選用了PLA。其中一個(gè)最重要的原因在于：PLA是一種無(wú)毒的，具有優(yōu)異生物可降解性的環(huán)境友好型材料，這與他打造“珊瑚樂(lè)園”的初衷不謀而合。除此之外，PLA也是一種易打印，價(jià)格實(shí)惠的3D打印材料，這讓Jon在最初調(diào)整優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，降低了不少的打印成本。

怎樣實(shí)現(xiàn)高精度大尺寸3D打印？

對(duì)于Jon來(lái)說(shuō)，模型優(yōu)化的問(wèn)題可以通過(guò)不斷地嘗試與試錯(cuò)去進(jìn)行，但一臺(tái)同時(shí)能滿足大尺寸以及高精度打印的硬件設(shè)備直接決定了模型成品的質(zhì)量。

Jon的“珊瑚樂(lè)園”是由比人還高的珊瑚模型組成，為了更高效的完成打印任務(wù)，他需要一臺(tái)可以支持大尺寸一件成型，同時(shí)還能保障打印精度的3D打印機(jī)。在做過(guò)市場(chǎng)調(diào)研以及核算過(guò)預(yù)算后，他最終選擇了Raise3D Pro2 Plus。

Raise3D Pro2 Plus最小層厚可達(dá)0.01mm的打印精度能滿足Jon對(duì)珊瑚模型的打印精度要求；305×305×605 mm的大尺寸打印空間幫助Jon減少了模型的切割塊數(shù)，減少了組裝時(shí)間。

“珊瑚樂(lè)園”的未來(lái)發(fā)展

“我現(xiàn)在已經(jīng)打印完成72個(gè)部件了，最終總共會(huì)有125至200塊部件。當(dāng)我將分開(kāi)的部件打印完成后，我還打算在組裝之后對(duì)珊瑚模型進(jìn)行潤(rùn)色，包括添加一些紋理，讓它看起來(lái)更接近于真實(shí)的色彩。因?yàn)?，它本?lái)就很美。關(guān)于這個(gè)“珊瑚樂(lè)園”以及環(huán)保宣傳，我還有很長(zhǎng)的路要走?！痹谔岬巾?xiàng)目的進(jìn)程時(shí)，Jon如是說(shuō)道。

關(guān)于我們

Raise3D是一家位列國(guó)際第一陣營(yíng)、處于高速發(fā)展的國(guó)際化公司，以上海為全球總部，南通和蘇州為制造基地，中美歐三地協(xié)同研發(fā)創(chuàng)新，在美國(guó)加州和荷蘭鹿特丹擁有海外辦公室和專業(yè)化國(guó)際團(tuán)隊(duì)。

經(jīng)過(guò)6年的發(fā)展，Raise3D的產(chǎn)品在全球范圍內(nèi)備受好評(píng)，擁有較高的市場(chǎng)占有率。根據(jù)Context的統(tǒng)計(jì)，在2020年專業(yè)級(jí)3D打印市場(chǎng)銷售排名中，Raise3D位列全球第三，國(guó)內(nèi)第一的位置。在取得這些好成績(jī)后，Raise3D對(duì)未來(lái)的發(fā)展充滿信心，并立志在2030前成為全球影響力前五的3D打印公司。

引言：Jon Goebel（以下簡(jiǎn)稱“Jon”）是夏威夷大學(xué)希洛分校的藝術(shù)副教授，為了提高大家關(guān)于珊瑚對(duì)海洋生態(tài)影響的關(guān)注，他攜手夏威夷大學(xué)海洋研究團(tuán)隊(duì)，策劃了一個(gè)珊瑚研究的項(xiàng)目，試圖將珊瑚生態(tài)系統(tǒng)更具象化，以更簡(jiǎn)單易懂的方式呈現(xiàn)出來(lái)。

夏威夷大學(xué)始創(chuàng)于1907年，在熱帶科學(xué)、海洋研究、基礎(chǔ)科學(xué)等專業(yè)方面較為強(qiáng)勢(shì)。其中，大學(xué)的海洋研究團(tuán)以研究海洋生態(tài)系統(tǒng)為主，收集與保存各類海洋生物信息。

2018年夏天，位于美國(guó)夏威夷群島的基拉韋厄火山大規(guī)模噴發(fā)，e.Mandrinus珊瑚的原產(chǎn)地Kapoho正處在火山爆發(fā)所覆蓋的區(qū)域，導(dǎo)致此珊瑚群遭到嚴(yán)重破壞。但幸運(yùn)的是，在火山爆發(fā)前，夏威夷大學(xué)海洋研究團(tuán)的成員已經(jīng)完成了對(duì)e.Mandrinus珊瑚的各項(xiàng)信息收集，其中還包括了John Burns利用攝影測(cè)量法制作的珊瑚3D模型。

圖 | 夏威夷基拉韋厄火山噴發(fā)圖

（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

Jon與他的3D打印“珊瑚樂(lè)園”

在得知e.Mandrinus珊瑚的故事后，Jon決定開(kāi)啟一個(gè)讓3D e.Mandrinus珊瑚“復(fù)活”的項(xiàng)目。他計(jì)劃利用3D打印技術(shù)，讓更多人知道e.Mandrinus珊瑚的存在。

他的目標(biāo)是用3D打印制作放大了8,000倍的珊瑚模型，并建立一個(gè)具有互動(dòng)性的“珊瑚樂(lè)園”，讓前來(lái)參觀的人們尤其是小孩子可以穿梭在這些巨大的珊瑚模型中，想象自己是珊瑚生態(tài)系統(tǒng)中的海洋生物，更直觀的了解珊瑚在海洋生態(tài)中存在的意義。

圖 | 海底珊瑚群

（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

這個(gè)項(xiàng)目將以一種生動(dòng)有趣的沉浸式體驗(yàn)?zāi)Ｊ?，讓人們了解珊瑚生態(tài)系統(tǒng)，以激發(fā)他們的環(huán)保意識(shí)。

為什么選擇e.Mandrinus珊瑚？

“它是最酷的珊瑚之一！”這是Jon提起e.Mandrinus珊瑚的第一反應(yīng)。由于漂亮的外形以及2018年那場(chǎng)火山爆發(fā)賦予的傳奇色彩，Jon最終決定打造一個(gè)“e.Mandrinus珊瑚樂(lè)園”。

在決定啟動(dòng)這個(gè)項(xiàng)目后，Jon便開(kāi)始了他的3D打印之旅。

3D打印初嘗試

在第一次進(jìn)行3D打印時(shí)，Jon直接使用John Burns用攝影測(cè)量技術(shù)制作的3D模型進(jìn)行切片和打印。但當(dāng)模型被放大了8,000倍后，一些攝影測(cè)量技術(shù)成型的瑕疵也被放大了，這嚴(yán)重的影響了珊瑚模型的外觀。

為了呈現(xiàn)他心中最完美的“珊瑚樂(lè)園”，Jon重新從建模開(kāi)始，用心完成3D打印中的每一個(gè)步驟。

怎么將模型放大8,000倍？

為了改善3D打印的效果，Jon決定改變打印部件的尺寸。他將原本的模型切成了四等分，然后分別將每部分的模型放大8,000倍。

Jon把每個(gè)放大了的四等分模型再切成100-200塊，重新對(duì)表面進(jìn)行處理：他對(duì)每塊模型反復(fù)進(jìn)行磨平、網(wǎng)格重建、再磨平。這樣的過(guò)程大概在反復(fù)進(jìn)行了10次后，Jon最終得到了一個(gè)表面平滑漂亮的模型。最后，他再將所有處理過(guò)的模型組裝成起來(lái)，這樣，一個(gè)完美的3D珊瑚模型就準(zhǔn)備好了。

如何讓模型結(jié)構(gòu)更合理？

模型設(shè)計(jì)的問(wèn)題解決后，Jon開(kāi)始優(yōu)化結(jié)構(gòu)，以解決3D打印部件過(guò)重的問(wèn)題。

3D打印的珊瑚每個(gè)部件幾乎達(dá)到了約22.6公斤。由于過(guò)重，在使用磁鐵或者膠水進(jìn)行組裝時(shí)，很難將他們固定牢靠。

為了解決組裝的問(wèn)題，Jon在每個(gè)珊瑚模型部件的底部設(shè)計(jì)了一個(gè)鏤空結(jié)構(gòu)，方便他把手伸進(jìn)去用固定裝置將每一個(gè)部件更穩(wěn)固的組裝起來(lái)。

為了創(chuàng)建這些鏤空結(jié)構(gòu)，Jon使用3D建模軟件Meshmixer優(yōu)化模型，在不斷的嘗試后，他最終設(shè)計(jì)出厚度適中、又堅(jiān)固又輕的珊瑚模型。

雖然珊瑚模型出現(xiàn)了大量的鏤空設(shè)計(jì)，但Jon在打印時(shí)，卻沒(méi)有使用支撐結(jié)構(gòu)。因?yàn)樗麑⒛Ｐ拓Q起來(lái)進(jìn)行垂直打印，很多部分在沒(méi)有支撐的情況下也可以完成打印。

這是一個(gè)非常實(shí)用的解決方案，因?yàn)榇蛴〉牟考执笥侄?，無(wú)支撐的解決方案可以幫助Jon省下不少的耗材，在優(yōu)化模型之后，一卷材料甚至可以打印4到5個(gè)模型部件。

是否能同時(shí)兼顧環(huán)保與3D打印？

在耗材方面，Jon選用了PLA。其中一個(gè)最重要的原因在于：PLA是一種無(wú)毒的，具有優(yōu)異生物可降解性的環(huán)境友好型材料，這與他打造“珊瑚樂(lè)園”的初衷不謀而合。除此之外，PLA也是一種易打印，價(jià)格實(shí)惠的3D打印材料，這讓Jon在最初調(diào)整優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，降低了不少的打印成本。

怎樣實(shí)現(xiàn)高精度大尺寸3D打印？

對(duì)于Jon來(lái)說(shuō)，模型優(yōu)化的問(wèn)題可以通過(guò)不斷地嘗試與試錯(cuò)去進(jìn)行，但一臺(tái)同時(shí)能滿足大尺寸以及高精度打印的硬件設(shè)備直接決定了模型成品的質(zhì)量。

Jon的“珊瑚樂(lè)園”是由比人還高的珊瑚模型組成，為了更高效的完成打印任務(wù)，他需要一臺(tái)可以支持大尺寸一件成型，同時(shí)還能保障打印精度的3D打印機(jī)。在做過(guò)市場(chǎng)調(diào)研以及核算過(guò)預(yù)算后，他最終選擇了Raise3D Pro2 Plus。

Raise3D Pro2 Plus最小層厚可達(dá)0.01mm的打印精度能滿足Jon對(duì)珊瑚模型的打印精度要求；305×305×605 mm的大尺寸打印空間幫助Jon減少了模型的切割塊數(shù)，減少了組裝時(shí)間。

“珊瑚樂(lè)園”的未來(lái)發(fā)展

“我現(xiàn)在已經(jīng)打印完成72個(gè)部件了，最終總共會(huì)有125至200塊部件。當(dāng)我將分開(kāi)的部件打印完成后，我還打算在組裝之后對(duì)珊瑚模型進(jìn)行潤(rùn)色，包括添加一些紋理，讓它看起來(lái)更接近于真實(shí)的色彩。因?yàn)?，它本?lái)就很美。關(guān)于這個(gè)“珊瑚樂(lè)園”以及環(huán)保宣傳，我還有很長(zhǎng)的路要走?！痹谔岬巾?xiàng)目的進(jìn)程時(shí)，Jon如是說(shuō)道。

關(guān)于我們

Raise3D是一家位列國(guó)際第一陣營(yíng)、處于高速發(fā)展的國(guó)際化公司，以上海為全球總部，南通和蘇州為制造基地，中美歐三地協(xié)同研發(fā)創(chuàng)新，在美國(guó)加州和荷蘭鹿特丹擁有海外辦公室和專業(yè)化國(guó)際團(tuán)隊(duì)。

經(jīng)過(guò)6年的發(fā)展，Raise3D的產(chǎn)品在全球范圍內(nèi)備受好評(píng)，擁有較高的市場(chǎng)占有率。根據(jù)Context的統(tǒng)計(jì)，在2020年專業(yè)級(jí)3D打印市場(chǎng)銷售排名中，Raise3D位列全球第三，國(guó)內(nèi)第一的位置。在取得這些好成績(jī)后，Raise3D對(duì)未來(lái)的發(fā)展充滿信心，并立志在2030前成為全球影響力前五的3D打印公司。