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浅谈BIM+3D打印技术对项目管理的影响

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目前,3D打印技术已经不再陌生。可能在一两年前,我们对3D打印技术的印象还停留在一些小模型的制作上,但现在,通过打印形成建筑已经成为现实。因此,面对新技术,人们开始进行项目管理改变的讨论。


BIM技术的优势在于它可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。


3D打印技术的优势在于制造复杂物品而不增加成本,产品多样化不增加成本,零时间交付,设计空间无限,零技能制造不占空间、便携制造,材料无限组合,精确的实体复制。


在此运用SWOT方法来分析BIM+3D模式:


一、BIM+3D的优势


1.定制个性化:未来客户可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:更多造型奇异的建筑物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看懂看透。


4.建造绿色化:打印的材料已经开始使用建筑垃圾等废料,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,打印所用的原料主要是建筑垃圾工业垃圾和矿山尾矿,总得来说可以节约建筑材料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:目前采用的一维打印机与2d打印机的原理一样,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能的。


2.打印材料限制:目前打印材料往往很单一,而且强度限制也很大。因此找到一种轻型坚固的材料,以及使用多种材料建造建筑是3D打印技术发展的有一门槛


三、BIM+3D的机遇


国内政策利好: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,加快建筑信息模型BIM等新技术的应用。而十八届三中全会开启了中国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:创新是引领发展的第一动力。创新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。建筑行业作为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技术,都是面临巨大的创新浪潮。


四、BIM+3D的威胁


1.打印机与BIM信息的接口程序缺少:目前中国关于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:人对于未知的事物总是有着一定的抗拒心理。采用3D打印技术建造的房子的安全性是中国大众最关心的问题,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的阻碍。


五、BIM+3D在项目管理各个阶段的推动作用


1、项目设计阶段


项目设计思想的交流更加有效率


BIM在项目设计初期的作用不必赘述,如果能加上3D打印技术,将会使设计思想的交流更有效率。通常想用二维图表达三维的理念是,一般人往往不容易理解,三维的图像则更像一张照片,也有她的局限性。如果采用模型来诠释个人理念,则会清晰的多。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。


此外还有一种叫做3D画笔的产品,用它可以直接画出立体的“画像”,且不用电脑软件设计,具有很大的发挥性。可以想象,这对产品设计初期的意义也是很大的。当设计师突然有灵感时,只需拿起画笔就可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四种:


第一种是一维全尺寸建造,即建筑有多大有多高,打印机也要有多大多高。这是一种目前最常用的方法,但个人认为也是最没有前景的方法。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两点:耗时长与耗费资金较大。


第二种是今年刚刚横空出世的液体打印技术。一家名为Carbon3D的公司最近突然横空出世,带来一种名为“CLIP”的新型3D打印技术。该技术像魔术一样可以从“水”里拉出任何你想要的东西。“CLIP”技术全称为“Layerless continuous liquid interface production technology”,直译为无分层液体连续交互生产技术,或液体连续交互生产技术(continuous liquid interface production)。


3D打印机的硬化常使用紫外线灯,但空气里的氧气会减缓硬化过程。这款液体打印机巧妙运用液体隔绝空气,加速硬化。当硬化的树脂从树脂池里拖出的时候,新的液体树脂会被注入树脂池。


据Carbon3D官网介绍,这种新技术优势在于:可实现比现有传统3D打印技术快25-100倍的打印速度,支持现有多数的高分子材料,保有高精度机械操作细节。可以想象,如果能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体等部件,再运到现场进行拼装。例如西安的首座3D打印搭建房,在3小时内搭建好了一座二层的别墅。现场只有一台起重机与一些搭建模块。只需三个小时,所有的模块像积木一样被搭建起来。其他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。且每平的成本仅为两千五到三千五。


尽管房屋建造时间短,但因为每个模块能够独立承重,能够抗9级地震。同时,钢制笼式结构能够充分填充保温材料,达到很好的保温效果。


第四种是离现在比较遥远的群组机器人集合打印装配技术。其核心就是一大群小型机器人协同作业,他们可以像小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,无论多大的建筑项目都可以完成。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——————古建筑和现有建筑的模型制作HIM也叫做历史信息模型,其原理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,不仅可以在数据库里储存所有有历史价值的古文物,还能将它们轻松的制作成模型,供人们学习参观或是研究,相信这一举动将会很有意义。


总得来说,现阶段BIM+3D打印结合的神奇作用,大多数人只是半信半疑或是一知半解,本文通过现有已实现的实例论述,尽可能诠释其与我们现实生活的关联或即将发生的关联,这项新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,毕竟人类发明了汽车汽车可还是有人会走路,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。


(责任编辑:何雯丽)



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