基于3D打印与生态美学融合的人工鱼礁创新设计与实践研究

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1 论文标题：基于3D打印与生态美学融合的人工鱼礁创新设计与实践研究

2 作者信息：韩一奇：云南大学昌新国际艺术学院，云南 昆明；杨慧宇：云南大学历史与档案学院，云南 昆明；刘家杰：云南大学材料与能源学院，云南 昆明

3 出处和链接：韩一奇, 杨慧宇, 刘家杰. 基于3D打印与生态美学融合的人工鱼礁创新设计与实践研究[J]. 海洋科学前沿, 2025, 12(4): 231-237. https://doi.org/10.12677/ams.2025.124024

4 摘要：针对传统人工鱼礁在生态兼容性、结构功能及美学价值方面的固有局限，本研究立足于跨学科融合视角，提出了“礁艺源生”——一个基于3D打印技术的人工鱼礁艺术化设计体系。项目以“科技重塑生态，艺术对话海洋”为核心理念，深度融合了参数化仿生设计、生态材料科学与海洋工程学。通过系统性研发水泥基梯度孔隙透水混凝土材料，并优化其3D打印工艺路径，成功实现了复杂内部腔体与外部仿生曲面的无模化精准建造。结构设计上，创新性地提出了“嵌套式分选结构”与“流体仿形曲面”两种模型，前者通过孔径的数学梯度变化模拟自然礁石微生境异质性，有效规避种内捕食；后者经计算流体动力学模拟优化，显著降低了水流涡激振动。本研究超越了将人工鱼礁视为单纯工程设施的传统范式，将其重新定义为“可生长的海洋生态艺术品”，旨在通过技术革新与美学赋能为海洋牧场的低碳化、智能化及可持续发展提供兼具学术前沿性与实践可行性的创新解决方案。初步实验与模型验证表明，该设计体系在提升生物附着效率、优化局域流场及增强视觉融合度方面展现出显著潜力。

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关键词：3D打印 3D打印技术 可持续发展 云南大学 材料科学