无忧树、菩提树、娑罗树为佛教传统的重要象征物，佛教建筑内常需布置树木。受气候、光照、水分等因素的制约，鲜活树木在室内不易成活，往往需运用现代科技手段和新型材料模仿树木形态并制作装饰树，可在特定场合模拟真实效果。

南京牛首山佛顶宫是集旅游、观演、供奉、展览和佛教文化体验等功能于一体的现代佛教建筑，室内禅境花园设有无忧树和菩提树2棵大型艺术铜树(见图1)，树高约10m，树冠最大宽度8～8.5m，最大胸径0.8～1m，树叶由18,22,25,32cm 4种规格任意组合进行搭配布置。采用三维数字化设计、3D打印翻模电镀、H62黄铜冲压等传统工艺与现代技术，设计及制作工艺复杂、精度高、安装难度大。通过研发与技术攻关，克服佛教建筑复杂仿真铜装饰施工过程中的各种难题，并总结相关施工技术。

1)弘扬建筑文化底蕴，以佛教名树为主要造型，利用传统工艺结合现代技术，造型层次感强，工序衔接紧密，施工快捷。

2)在传统工艺基础上进行改进与创新，采用犀牛软件建立三维数字化模型;对树进行整体艺术效果设计;提取三维数据，3D打印1∶15主树干模型，根据打印模型1∶1翻制石膏模，3D打印1∶1主树干上的副树枝，将分段树枝根据树木形态进行组合，体现整体效果;采用有限元软件对构件各工况下的稳定性进行分析，完成主树干及较大树枝钢架的设计。

3)树干、树枝采用砂型铸造，末端较细树枝采用精密铸造;3D打印花后，翻制树脂并电镀铜成型;树叶采用H62黄铜冲压成型，通过多种成型制作工艺使树木形象逼真美观。

4)利用数字化模型指导安装，结合树木形态、走向、定位距离及空间坐标进行安装，实现多种方法控制，保证安装精度。

5)树叶与树枝采用铆钉连接，无需焊接，避免因焊接、打磨造成局部过热而变形，保留树枝原始状态;采用装配式作业，标准化程度高，安装方便快捷，大大缩短工期。

6)树干分段焊接，采用铜材制作，减少石材、木材的使用，绿色环保。

施工工艺流程如图2所示。

1)三维数字化建模

以无忧树为例，根据其自然生长特性，采用三维数字化模型进行整体艺术效果设计，如图3所示。

2)主钢架设计

为提高树整体稳定性，对整树钢结构进行荷载核算，其中钢结构设置区域如图4a所示，按树干轴线建立线单元，并导入SAP2000软件中进行分析，通过核算可知，钢结构需在图4b中深色线所示的树干中增设。树干内部由主钢架、副支架组成(见图4c)。在树枝直径较大的部分内设主钢架支撑，保证铜树结构的稳定，根据树枝直径将钢管分为3种尺寸，2级树干根部选择159×9钢管，主树干根部选择500×16钢管，其他需加强位置选择273×14钢管。

3)3D打印树枝及翻制石膏模

3D打印1∶15主树干模型，根据打印模型，翻制1∶1石膏模;根据树枝相同的部分制作玻璃钢模，后期采用一模几铸的砂铸方案;局部树枝直接按1∶1进行3D打印，如图5所示。

4)树干、树枝铸造

采取砂型铸造、精密铸造及压铸相结合的方法，树干和树枝采用砂型铸造，局部小树枝采用精密铸造。砂型铸造部分材质为锡青铜C90300，铸型涂料采用水墨石基涂料。主树干铸造壁厚8mm，其余铸造壁厚6mm，内部布置钢架加以固定，整体贴皮厚5mm。浇筑温度1 180～1 200℃。

综合考虑铸造、运输、安装、焊接的便利，根据实际情况，将主树干分为31段，其他树枝根据铸造工艺进行分块。在每个树枝分块端口处画出3个标记点，便于后期安装定位。

采用精密铸造的树枝无需分段，部分铸造成实心，部分铸造成空心，空心部分蜡型厚3mm，浇筑温度1 180～1 200℃。

5)3D打印花及电镀花

利用3D打印的无忧花模型翻制树脂模型(见图6)，然后在树脂模型上进行电镀，在提高无忧花逼真度的同时降低质量、提高整树稳定性。

6)冲压H62黄铜树叶

树叶采用3D打印，确认规格、形态后利用H62黄铜冲压成型，通过精密模具控制精度达微米级，厚约0.4mm，如图7所示。

7)树干主钢架连接

建立统一的测控坐标系和安装基准，根据图纸安装预埋板，主树干使用全站仪对每段树枝端口标记点进行定位，点位与三维模型一致，确保树枝安装后的线条流畅。

钢结构与铜树枝交叉作业施工，即安装一段钢结构后将该段对应的铜树枝进行安装，将第1节树干吊入主钢架，安装就位并核准后，遵循先安装钢架再套入树干的方式依次安装铸件。

树干与钢架采用螺栓固定的方式连接，保证树干不松动，方便钢架间的焊接。

8)铜壁板测量定位

自下而上分层安装，使关键壁板定位准确，保证艺术形象。安装内部钢架树枝时，该段钢结构安装就位后，将铜树枝套入内部钢架，以每段树枝端口标记点为基准，进行树枝端口间的拼焊。

9)安装副支架

树枝测量定位并预焊后，在壁板内部安装副支架，副支架采用电弧焊连接，并通过副支架将树枝固定在主钢架上。

10)树叶、树枝连接

根据效果图艺术形态，大树枝采用手工钨极氩弧焊双面焊接的方式与树干连接。小树枝与大树枝铆接，同时铸造树枝、树叶根部和叶柄。冲压树叶时，在树叶端口处冲压长约20mm的铜片，并卷成与树枝根部尺寸匹配的圆管。连接过程中，将树叶末端插入树枝中，通过铆钉将树叶连到树枝上，如图8所示。

11)打磨修饰及表面处理

分段树枝焊接完成后先对焊缝部分进行打磨，再对铜树枝表面进行整体打磨修饰。表面处理包括铜壁板外表面涂装着色和内部钢结构长效防腐，对主钢架、副支架及壁板外表面进行防腐、涂装施工，树干及树枝表面均采用金属氟碳喷涂，树叶正面及背面色彩应有层次感，进行化学着色处理，树叶着色后将其安至叶柄。

12)成品保护

脚手架拆除前，采用无黏性聚乙烯薄膜或复合彩条布覆盖，避免再次污染。

1)壁板主钢架、材料、外形、尺寸及变形等应符合设计要求，树干应摆放整齐、平稳转运，防止因存放、运输不当产生的变形。

2)及时清理施工产生的废料，如材料保护膜、铜屑等，对产生的各种固体废弃物进行集中处理。

3)构件尽量采用工厂化加工，减少现场二次加工，减少材料损耗，降低加工、锻造铜板对环境造成的污染，并控制强噪声作业时间，避免夜间敲击铁器发出巨响。

4)清理完成后的铸件进行飞边、毛刺及披缝处理，将铸件外表面用20目砂盘进行半抛光修饰，并用钢丝刷刷1遍，保证树干上的纹路清晰、过渡自然，局部树干上不平整的位置需用小铣刀或錾子进行精修。

5)将所有焊缝外表面修磨平整后，修饰焊缝与周围壁板艺术过渡位置。对产生焊接变形的焊缝应先进行焊缝校形，再进行焊缝打磨，避免将焊缝部位打磨成塌边。

6)焊接前清除焊缝两侧各10mm内母材表面氧化物，用丙酮清理油污，然后用四氯化碳或无水乙醇清洗，除去表面焊丝油污。

7)喷涂氟碳漆，在合理的温度、湿度下进行涂装，施工温度应为5～35℃，湿度≤85%，漆膜应丰满、光洁，保证必要的涂层厚度。

对南京牛首山佛顶宫复杂艺术铜装饰进行设计及建造，采用三维数字化设计、3D打印等现代技术，并结合铸造、锻造、冲压、电镀等传统工艺，实现传统技术的数字化智慧建造，大幅缩短工期、降低费用。施工过程无污染、无辐射，节能环保，且工程质量良好，提升了佛教艺术空间设计和建造水平。