目前,3D打印技术已经不再陌生。可(kě)能(néng)在一两年前,我们对3D打印技术的印象还停留在一些小(xiǎo)模型的制作上,但现在,通过打印形成建筑已经成為(wèi)现实。因此,面对新(xīn)技术,人们开始进行项目管理(lǐ)改变的讨论。
BIM技术的优势在于它可(kě)以贯穿在建筑整个生命周期中,将设计数据、建造信息,维护信息等大量信息保存在信息库中,在建筑整个生命周期中得以重复、便捷地使用(yòng)。
3D打印技术的优势在于制造复杂物(wù)品而不增加成本,产品多(duō)样化不增加成本,零时间交付,设计空间无限,零技能(néng)制造不占空间、便携制造,材料无限组合,精确的实體(tǐ)复制。
在此运用(yòng)SWOT方法来分(fēn)析BIM+3D模式:
一、BIM+3D的优势
1.定制个性化:未来客户可(kě)以在极大程度上根据自己的想法影响建筑的设计。
2.造型奇异化:更多(duō)造型奇异的建筑物(wù)将被建造出来而不受成本的限制。
3.模型直观化:3D实时打印的建筑模型即使是普通老百姓也能(néng)看懂看透。
4.建造绿色化:打印的材料已经开始使用(yòng)建筑垃圾等废料,建造过程也将大大减少噪音与环境污染,真正实现建造绿色化。
5.成本减少:部件拼装等新(xīn)型施工方法将减少大量的劳动力,节约人工成本;建造时间的大大缩短也会节约大量的人工成本;建筑材料使用(yòng)废料将大大减少材料的成本。例如上海一栋由盈创公司建造的1100平米别墅,一层的材料打印仅需一天,五个工人拼装只需三天,打印所用(yòng)的原料主要是建筑垃圾工业垃圾和矿山(shān)尾矿,总得来说可(kě)以节约建筑材料30%到60%,工期缩短50%到70%。建筑成本至少节省50%以上。
二、BIM+3D的劣势
1.打印机尺寸限制:目前采用(yòng)的一维打印机与2d打印机的原理(lǐ)一样,当打印大的图案时就需要更大的打印机。所要建造的建筑物(wù)越大,前期建造的打印机就要更大,大大增加了建造的前期成本。且若要建设高楼大厦几乎是不可(kě)能(néng)的。
2.打印材料限制:目前打印材料往往很(hěn)单一,而且强度限制也很(hěn)大。因此找到一种轻型坚固的材料,以及使用(yòng)多(duō)种材料建造建筑是3D打印技术发展的有(yǒu)一门槛
三、BIM+3D的机遇
國(guó)内政策利好:住房和城乡建设部印发的《2011--2015年建筑业信息化发展纲要》中提出,“十二五”期间要基本实现建筑企业信息系统的普及应用(yòng),加快建筑信息模型BIM等新(xīn)技术的应用(yòng)。而十八届三中全会开启了中國(guó)经济全面深化改革的浪潮,近日发布的《十三五规划建议》进一步明确指出:创新(xīn)是引领发展的第一动力。创新(xīn)必将引领各行各业对旧制度旧技术旧生产方式进行全面改革。建筑行业作為(wèi)典型的传统行业必将引起重大变革。现今,无论是行业政策、政府监督、市场动向生产方式还是新(xīn)技术,都是面临巨大的创新(xīn)浪潮。
四、BIM+3D的威胁
1.打印机与BIM信息的接口程序缺少:目前中國(guó)关于BIM技术以及3D打印技术存在着法律空白,BIM技术的设计标准也还未出台。BIM技术与3D打印技术代表着虚拟与现实,继续出台两者之间统一标准的语言。
2大众观念难以接受:人对于未知的事物(wù)总是有(yǒu)着一定的抗拒心理(lǐ)。采用(yòng)3D打印技术建造的房子的安全性是中國(guó)大众最关心的问题,且人们的第一感觉总是不放心,这对3D打印房屋的推广销售是个不小(xiǎo)的阻碍。
五、BIM+3D在项目管理(lǐ)各个阶段的推动作用(yòng)
1、项目设计阶段
项目设计思想的交流更加有(yǒu)效率
BIM在项目设计初期的作用(yòng)不必赘述,如果能(néng)加上3D打印技术,将会使设计思想的交流更有(yǒu)效率。通常想用(yòng)二维图表达三维的理(lǐ)念是,一般人往往不容易理(lǐ)解,三维的图像则更像一张照片,也有(yǒu)她的局限性。如果采用(yòng)模型来诠释个人理(lǐ)念,则会清晰的多(duō)。但在建筑设计过程中,如果需要制作一个模型,则会消耗大量精力与时间。而3D打印完美解决了这个问题,使建筑在设计阶段的效率大大的提升。
此外还有(yǒu)一种叫做3D画筆(bǐ)的产品,用(yòng)它可(kě)以直接画出立體(tǐ)的“画像”,且不用(yòng)電(diàn)脑软件设计,具有(yǒu)很(hěn)大的发挥性。可(kě)以想象,这对产品设计初期的意义也是很(hěn)大的。当设计师突然有(yǒu)灵感时,只需拿(ná)起画筆(bǐ)就可(kě)绘就一栋造型美妙的建筑,不需要通过繁琐的计算机画图。
2、项目施工阶段:
目前3D打印建筑的施工方法有(yǒu)四种:
第一种是一维全尺寸建造,即建筑有(yǒu)多(duō)大有(yǒu)多(duō)高,打印机也要有(yǒu)多(duō)大多(duō)高。这是一种目前最常用(yòng)的方法,但个人认為(wèi)也是最没有(yǒu)前景的方法。建造方需要建造一个比所建建筑更加巨大的打印机,通过一个或几个喷头将材料一点一点的打印出来。喷出的材料厚度决定了房屋的建造时间与精细程度。这种“一维”打印方式的主要缺陷有(yǒu)两点:耗时長(cháng)与耗费资金较大。
第二种是今年刚刚横空出世的液體(tǐ)打印技术。一家名為(wèi)Carbon3D的公司最近突然横空出世,带来一种名為(wèi)“CLIP”的新(xīn)型3D打印技术。该技术像魔术一样可(kě)以从“水”里拉出任何你想要的东西。“CLIP”技术全称為(wèi)“Layerless continuous liquid interface production technology”,直译為(wèi)无分(fēn)层液體(tǐ)连续交互生产技术,或液體(tǐ)连续交互生产技术(continuous liquid interface production)。
3D打印机的硬化常使用(yòng)紫外線(xiàn)灯,但空气里的氧气会减缓硬化过程。这款液體(tǐ)打印机巧妙运用(yòng)液體(tǐ)隔绝空气,加速硬化。当硬化的树脂从树脂池里拖出的时候,新(xīn)的液體(tǐ)树脂会被注入树脂池。
据Carbon3D官网介绍,这种新(xīn)技术优势在于:可(kě)实现比现有(yǒu)传统3D打印技术快25-100倍的打印速度,支持现有(yǒu)多(duō)数的高分(fēn)子材料,保有(yǒu)高精度机械操作细节。可(kě)以想象,如果能(néng)够找到一种轻质牢固的材料,从“水”里变出一栋楼房应该不是难事。
第三种也是应用(yòng)比较广泛的方法,即打印再组装方法。厂家在工厂室内打印墙體(tǐ)等部件,再运到现场进行拼装。例如西安的首座3D打印搭建房,在3小(xiǎo)时内搭建好了一座二层的别墅。现场只有(yǒu)一台起重机与一些搭建模块。只需三个小(xiǎo)时,所有(yǒu)的模块像积木(mù一样被搭建起来。其他(tā)例如模块的浇筑工作都已在工厂内完成。比起传统大半年的施工方法,这种速度简直不敢想象。且每平的成本仅為(wèi)两千五到三千五。
尽管房屋建造时间短,但因為(wèi)每个模块能(néng)够独立承重,能(néng)够抗9级地震。同时,钢制笼式结构能(néng)够充分(fēn)填充保温材料,达到很(hěn)好的保温效果。
第四种是离现在比较遥遠(yuǎn)的群组机器人集合打印装配技术。其核心就是一大群小(xiǎo)型机器人协同作业,他(tā)们可(kě)以像小(xiǎo)蜜蜂一样在三维空间里工作(比如瑞士的ETH在做这方面的研究),其人工智能(néng)的要求也不高。因此是目前热门的研究方向。到时候只需要控制机器人工程师、设计建筑图纸的设计师以及少量的劳动力,无论多(duō)大的建筑项目都可(kě)以完成。这无疑是建筑业的最终目标。
以上任何一种方法,都解放了劳动力,提高了工作效率。
从BIM到him再到him+3D——————古建筑和现有(yǒu)建筑的模型制作HIM也叫做历史信息模型,其原理(lǐ)是将三维照片测量技术与BIM结合起来。现在再加上3D打印技术,不仅可(kě)以在数据库里储存所有(yǒu)有(yǒu)历史价值的古文(wén)物(wù),还能(néng)将它们轻松的制作成模型,供人们學(xué)习参观或是研究,相信这一举动将会很(hěn)有(yǒu)意义。
总得来说,现阶段BIM+3D打印结合的神奇作用(yòng),大多(duō)数人只是半信半疑或是一知半解,本文(wén)通过现有(yǒu)已实现的实例论述,尽可(kě)能(néng)诠释其与我们现实生活的关联或即将发生的关联,这项新(xīn)技术一定会实现大众化。但这并不代表看似“人类什么也不用(yòng)做简直是天堂”的BIM+3D打印技术会真正取代、淘汰传统建筑行业,毕竟人类发明了汽車(chē)汽車(chē)可(kě)还是有(yǒu)人会走路,微波炉替代不了传统烹饪,谁也无法预测未来究竟会怎样。但可(kě)以预见的是,BIM+3D打印技术以其巨大的优势必将会迎来鼎盛时期,传统建筑行业也会迎来巨大的转型与变革。