元宇宙,作為一個(gè)持久化的、共享的3D虛擬空間,其構(gòu)建幾乎完全依賴于3D技術(shù)。它是3D建模、3D掃描、實(shí)時(shí)渲染、VR/AR、區(qū)塊鏈和社交網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的集大成者。在元宇宙中,用戶以3D虛擬化身的形式存在、交互和工作,所有的環(huán)境、物品和活動(dòng)都以3D形式呈現(xiàn)。因此,高效創(chuàng)建海量、多樣、互動(dòng)的3D內(nèi)容成為了元宇宙發(fā)展的挑戰(zhàn)。3D技術(shù)不僅塑造了元宇宙的“外貌”,更定義了其交互和體驗(yàn)的深度。從某種意義上說,元宇宙就是3D技術(shù)應(yīng)用的場景之一。3D 掃描與設(shè)計(jì)、打印結(jié)合,在航空航天領(lǐng)域制造輕量化零部件,降低航天器重量。常州醫(yī)療3D數(shù)字化

3D掃描技術(shù)如同現(xiàn)實(shí)世界的“復(fù)印機(jī)”,它能高速、高精度地捕獲物理物體的幾何形狀和顏色信息,生成對(duì)應(yīng)的數(shù)字3D模型。這項(xiàng)技術(shù)主要分為激光掃描和結(jié)構(gòu)光掃描,它們通過測量物體表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)來重建其三維形態(tài)。應(yīng)用之一便是創(chuàng)建“數(shù)字孿生”。例如,可以對(duì)一整座工廠或一棟摩天大樓進(jìn)行精細(xì)的3D掃描,在電腦中創(chuàng)建一個(gè)與實(shí)體完全一致的虛擬副本。這個(gè)數(shù)字孿生體不僅可以用于展示,更能進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)接和模擬分析。工程師可以在數(shù)字模型上模擬設(shè)備運(yùn)行、能耗情況、人員流動(dòng),甚至預(yù)測潛在故障,從而在真實(shí)世界中進(jìn)行優(yōu)化和干預(yù)。數(shù)字孿生讓城市管理、工廠運(yùn)營和建筑設(shè)計(jì)進(jìn)入了可預(yù)測、可優(yōu)化的全新階段。宿遷醫(yī)療3D設(shè)計(jì)機(jī)器人制造中,3D 打印用于制作特殊結(jié)構(gòu)的零部件,適配機(jī)器人復(fù)雜運(yùn)動(dòng)需求。

在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域,3D技術(shù)正從可視化工具演變?yōu)閷?shí)際的建造工具。一方面,建筑師普遍使用3D建模和建筑信息模型(BIM)來設(shè)計(jì)并協(xié)調(diào)復(fù)雜的建筑系統(tǒng)。另一方面,3D打印建筑技術(shù)已從概念走向?qū)嵺`。建筑3D打印通常使用特制的巨型打印機(jī),擠出一種特殊的混凝土或復(fù)合材料,根據(jù)數(shù)字模型逐層打印出墻體、結(jié)構(gòu)件甚至整個(gè)建筑單元。這種技術(shù)的優(yōu)勢在于:能夠輕松實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)工藝難以完成的有機(jī)曲線和復(fù)雜幾何形態(tài);減少建筑垃圾,更符合可持續(xù)發(fā)展理念;并能降低對(duì)人力的依賴,提高建造速度。雖然目前仍面臨材料規(guī)范和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的挑戰(zhàn),但3D打印建筑無疑為應(yīng)對(duì)保障性住房、災(zāi)難應(yīng)急庇護(hù)所等全球性課題提供了充滿想象力的解決方案。
3D技術(shù),即三維立體技術(shù),在于模擬人眼的雙目視覺原理。我們?nèi)祟惖碾p眼之間存在約6.5厘米的間距,這意味著左眼和右眼看到的圖像有細(xì)微的差別,即“視差”。大腦將這兩幅具有視差的二維圖像進(jìn)行融合,從而產(chǎn)生具有深度、遠(yuǎn)近和立體感的三維視覺。3D技術(shù)正是基于這一原理,通過各類設(shè)備(如3D眼鏡、頭盔顯示器)分別向左右眼提供有視差的圖像,欺騙大腦產(chǎn)生立體感。在創(chuàng)建階段,其基礎(chǔ)是三維數(shù)字建模,即利用計(jì)算機(jī)軟件在虛擬三維空間中構(gòu)建對(duì)象的幾何模型,并為其賦予材質(zhì)、紋理和光影,從而創(chuàng)造一個(gè)完整的、可以360度觀看的數(shù)字化實(shí)體。從簡單的幾何體到復(fù)雜的角色建模,這都是構(gòu)建一切3D應(yīng)用,如電影、游戲、工業(yè)設(shè)計(jì)的基石。工業(yè)級(jí) 3D 打印能快速生產(chǎn)小批量定制零件,減少模具成本,縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。

交通領(lǐng)域運(yùn)用 3D 技術(shù)推動(dòng)了交通規(guī)劃、車輛研發(fā)與交通安全管理的智能化發(fā)展,為解決交通難題提供了科學(xué)支撐。在城市交通規(guī)劃中,傳統(tǒng)規(guī)劃方案依賴經(jīng)驗(yàn)判斷,而通過 3D 交通仿真系統(tǒng),可將城市道路、橋梁、公交站點(diǎn)等元素構(gòu)建成 3D 模型,再輸入不同時(shí)段的交通流量數(shù)據(jù),模擬不同規(guī)劃方案下的交通運(yùn)行狀態(tài),如道路拓寬、新增地鐵線路對(duì)交通擁堵的緩解效果,從而選擇比較好規(guī)劃方案。在車輛研發(fā)中,3D 技術(shù)的應(yīng)用貫穿全過程,從汽車外觀的 3D 設(shè)計(jì)、風(fēng)洞試驗(yàn)的 3D 模擬,到零部件的 3D 打印制作,都大幅提升了研發(fā)效率與產(chǎn)品性能。在交通安全管理方面,3D 事故模擬技術(shù)成為重要工具,當(dāng)發(fā)生交通事故后,交警可通過現(xiàn)場勘查獲取的數(shù)據(jù),如車輛碰撞位置、剎車痕跡長度等,構(gòu)建 3D 事故場景模型,動(dòng)態(tài)還原事故發(fā)生過程,精細(xì)分析事故原因,為責(zé)任認(rèn)定提供有力依據(jù),同時(shí)也能為交通安全宣傳提供直觀素材,提高公眾的交通安全意識(shí)。應(yīng)急救援中,3D 打印能快速制作急需的工具、零件,為救援工作爭取寶貴時(shí)間。臺(tái)州尼龍3D三維設(shè)計(jì)方案
電子行業(yè)借助 3D 打印制作電路板支架,適配復(fù)雜電路布局,提升設(shè)備集成度。常州醫(yī)療3D數(shù)字化
3D技術(shù)正在顛覆傳統(tǒng)的時(shí)尚行業(yè)。設(shè)計(jì)師可以使用虛擬模特和3D服裝模擬軟件來設(shè)計(jì)服飾,軟件能實(shí)時(shí)模擬出不同面料(絲綢、棉布、皮革)的垂感、褶皺和動(dòng)態(tài)效果,省去了制作實(shí)物樣衣的浪費(fèi)。消費(fèi)者則可以通過3D身體掃描儀獲取自己精確的身材數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)真正的“量體裁衣”。此外,3D打印技術(shù)本身也被用作一種創(chuàng)新的制造工藝,直接打印出傳統(tǒng)紡織無法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜、一體成型的鞋履、首飾和高級(jí)定制服裝,開創(chuàng)了全新的設(shè)計(jì)語言和美學(xué)風(fēng)格。常州醫(yī)療3D數(shù)字化