3D打印技术下的新型榫卯结构设计研究

摘要

装配式建筑发展与榫卯非遗活态传承的双重需求下，传统榫卯面临手工依赖、材料局限、传承断代的现代化困境。而现有3D打印与榫卯的融合研究存在技术文化适配断层，缺乏标准化设计体系且未实现产业化落地，相关研究亟待深入。本研究采用“榫卯设计理论构建-3D打印实验验证-反馈流程优化”三阶递进策略，以设计建模打印一体化为核心，依托ChituBox与Ultimaker Cura两款软件完成模型预处理，开展可拆卸式榫卯体系的曲线化、参数化创新设计与实证研究。以原创的榫卯拼接交互幕墙设计为实例，通过该幕墙3D打印整体模型和基础构件以及拼接模式实验，验证了研究方法的可行性与有效性。研究证实3D打印技术可突破传统榫卯的工艺与形制限制，其数字化与标准化特性能破解榫卯传承“三缺”困境，且技术多功能应用能为二者融合奠定硬件基础，装配式模块化设计也可为新型榫卯设计提供方法论支撑。该研究在理论上完善了3D打印与榫卯融合的系统化设计流程，为榫卯文化活态传承提供数字化新路径；在实践上为装配式建筑工业化创新提供可行方案，推动榫卯在建筑、家具等领域的规模化应用，助力建筑行业高效施工、低碳环保的发展。

关键词

3D打印 / 榫卯结构 / 文化传承 / 设计创新 / 装配构件 / 交互幕墙

基金资助

2025年度福建省社会科学规划项目(FJ2025C223)