IBM取得“虛擬現(xiàn)實(shí)+3D打印”建筑設(shè)計(jì)新專利

2025年7月2日，南極熊獲悉，IBM宣稱已獲得美國專利商標(biāo)局一項(xiàng)名為“建造虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)的建筑”的專利，它是一種輔助在虛擬現(xiàn)實(shí)中設(shè)計(jì)3D打印建筑的新方法，專利編號(hào)US12340150B2。

IBM新專利最初于2021年6月提交，并于2022年12月發(fā)布，現(xiàn)已具備法律效力，標(biāo)志著IBM在智能建筑設(shè)計(jì)與3D打印領(lǐng)域的又一重要突破。

該專利提出了一種創(chuàng)新流程，利用VR技術(shù)在建筑施工前對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬。通過集成模擬引擎模塊，系統(tǒng)可真實(shí)還原建筑在實(shí)際環(huán)境中的噪音、氣流、照明和溫度等關(guān)鍵因素，讓設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和終端用戶在虛擬空間中提前體驗(yàn)建筑的功能與舒適性。建筑師可根據(jù)用戶反饋，提出如更換降噪材料或調(diào)整窗戶位置等設(shè)計(jì)修改請(qǐng)求，系統(tǒng)將自動(dòng)生成并整合相應(yīng)調(diào)整，形成更新后的藍(lán)圖。最終，優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案可無縫對(duì)接3D打印設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高效精準(zhǔn)的建筑施工。

△IBM VR建筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)圖

專利文件指出，這種方法極大提升了建筑設(shè)計(jì)的用戶參與度和功能優(yōu)化能力，有效降低了后期施工變更帶來的成本風(fēng)險(xiǎn)。尤其對(duì)于3D打印建筑結(jié)構(gòu)而言，成型后難以修改。

專利的共同發(fā)明人包括IBM工程師Subha Kiran Patnaikuni和應(yīng)用架構(gòu)師Sarbajit K. Rakshit。Rakshit擁有近二十年行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，曾獲4D打印藥物輸送及全息圖3D打印等多項(xiàng)專利。Patnaikuni則專注于VR、AI、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、機(jī)器人及傳感器技術(shù)，早期曾參與數(shù)字孿生疏散系統(tǒng)及基于ML與IoT的機(jī)器人防護(hù)屏障等創(chuàng)新項(xiàng)目。

△IBM在VR環(huán)境中設(shè)計(jì)建筑的方法流程圖

IBM獲得VR設(shè)計(jì)的3D打印建筑新專利  

“建造虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)的建筑”與傳統(tǒng)建筑方法相比，3D建筑打印技術(shù)能夠降低成本、減少建筑廢料、縮短施工周期，并提升設(shè)計(jì)的自由度。

專利強(qiáng)調(diào)，無論是采用3D打印還是傳統(tǒng)方法，建筑物的位置和環(huán)境因素對(duì)于長期的用戶滿意度至關(guān)重要。忽視這些因素可能導(dǎo)致建筑完工后需要昂貴且不切實(shí)際的改造。IBM的方法通過確保建筑在施工前滿足所有必要標(biāo)準(zhǔn)和用戶期望，旨在降低這些風(fēng)險(xiǎn)。

IBM的流程從上傳建筑的2D或3D數(shù)字藍(lán)圖至計(jì)算機(jī)程序開始。藍(lán)圖中通常包含墻體位置、窗戶尺寸、房間布局、通道、拱門以及建筑材料等設(shè)計(jì)特征。接下來，IBM系統(tǒng)會(huì)收集擬建建筑工地的具體環(huán)境數(shù)據(jù)，包括但不限于氣象衛(wèi)星、傳感器、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所提供的信息。這些數(shù)據(jù)涉及噪音水平、天氣狀況、氣流、陽光模式和潛在視覺障礙，為程序提供了詳細(xì)的環(huán)境洞察。系統(tǒng)還能夠模擬用戶指定的天氣條件。

這些數(shù)據(jù)用于創(chuàng)建建筑物的3D數(shù)字重建，并將融入精確的虛擬模型中。設(shè)計(jì)師可以使用VR設(shè)備，深入建筑內(nèi)部，觀察環(huán)境因素如何影響室內(nèi)環(huán)境。若發(fā)現(xiàn)照明不足或附近火車軌道噪音過大等問題，設(shè)計(jì)師可以立即請(qǐng)求修改設(shè)計(jì)，如增加隔熱窗或加厚墻體。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)應(yīng)用這些修改，允許建筑師快速評(píng)估影響，并提供實(shí)時(shí)反饋。根據(jù)用戶定義的參數(shù)，系統(tǒng)還能自動(dòng)提供設(shè)計(jì)建議。設(shè)計(jì)完成后，可導(dǎo)出并直接發(fā)送至3D打印機(jī)進(jìn)行施工

總的來說，這種新技術(shù)不僅適用于住宅建筑（如公寓、別墅），更覆蓋用戶希望在特定地理位置建造的各類結(jié)構(gòu)?？紤]到IBM在數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施和人工智能領(lǐng)域的深厚積累，VR-3D打印工藝在數(shù)據(jù)中心等高復(fù)雜度設(shè)施的設(shè)計(jì)中展現(xiàn)出巨大潛力。數(shù)據(jù)中心對(duì)溫控等環(huán)境因素有極高要求，而該系統(tǒng)可在設(shè)計(jì)早期模擬并優(yōu)化相關(guān)參數(shù)，為云服務(wù)、AI模型訓(xùn)練及邊緣計(jì)算等關(guān)鍵應(yīng)用提供有力支持。