BIM與3D打印技術(shù)在建筑裝飾裝修中的應用實踐★

李森萍，趙巖松，馮建行，陳普華

(廣東碧桂園職業(yè)學院，廣東 清遠 511510)

BIM和3D打印技術(shù)作為現(xiàn)代信息技術(shù)手段，在國內(nèi)建筑裝飾裝修行業(yè)，2013年中國建筑股份有限公司技術(shù)中心的羅蘭在介紹裝飾工程BIM技術(shù)應用的研究背景和現(xiàn)實狀況的基礎(chǔ)上,針對裝飾工程BIM應用流程進行了初探，提出了基本流程，并總結(jié)當下在裝飾工程實施流程中應用存在的障礙,探討其在裝飾工程中無縫應用的思路[1]；2017年中建東方裝飾有限公司的郭景介紹了BIM與3D打印技術(shù)在建筑裝飾工程中的應用流程的探索情況與思考總結(jié)[2]；2019年中國建筑第八工程局的殷茂源從BIM+裝配式+3D打印案例的實際應用出發(fā),詳細闡述BP3D理念,分析當下3項技術(shù)存在的難題及BP3D的未來發(fā)展和解決方案,并為以后實現(xiàn)和利用BP3D技術(shù)提供了示范和借鑒[3]；2020年中建安裝集團有限公司的張波，基于建設(shè)多個城市地鐵工程項目的經(jīng)驗，考慮現(xiàn)階段傳統(tǒng)地鐵工程項目施工存在的各種弊端，以杭州地鐵5號線一期工程車站(含區(qū)間)設(shè)備安裝及裝修實際工程項目為例，進行了一次BIM技術(shù)的綜合應用，利用到了BIM+CAM(Revit+Fabrication)軟件，進行機電預制構(gòu)件的深化設(shè)計，采用3D打印現(xiàn)代信息技術(shù)手段，實現(xiàn)了數(shù)字化驗證BIM裝配式設(shè)計效果[4]。

在國外，英國的《The Economist》雜志于2011年刊發(fā)了一篇名為《The Third Industrial Revolution》文章，里面提到3D打印技術(shù)與數(shù)字化生產(chǎn)模式、智能手機并肩而立，均屬于“The Third Industrial Revolution(第三次工業(yè)革命)”的重要標志，可以助推新的工業(yè)革命的產(chǎn)生；目前,國外3D打印技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應用,在具體的應用領(lǐng)域方面，主要涵蓋航空航天、建筑、醫(yī)療、產(chǎn)品設(shè)計、工藝品、生物工程等。在歐美國家，3D打印現(xiàn)代信息技術(shù)目前已開啟了商業(yè)模式，主要集中在航空航天業(yè)、醫(yī)療和電子領(lǐng)域等。

現(xiàn)基于BIM與3D打印兩種現(xiàn)代信息技術(shù)手段，針對建筑裝飾裝修工程，在BIM施工模擬、BIM施工技術(shù)交底和3D打印節(jié)點構(gòu)造三個方面，以廣東碧桂園職業(yè)學院校內(nèi)實際工程項目——廣東碧桂園職業(yè)學院體育館琴房地面裝修工程為例，進行實際工程項目的具體應用實踐。

1 工程概況

廣東碧桂園職業(yè)學院三期在建工程——體育館工程(如圖1所示)，由廣東省國強公益基金會投資，由碧桂園集團旗下子公司廣東博意建筑設(shè)計院有限公司設(shè)計，由學院的生產(chǎn)教學公司——廣東國良建筑工程有限公司承建，屬于學院的“產(chǎn)教融合”項目。體育館工程于2018年7月開工，建筑面積6 930 m2，建筑高度16.10 m，主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架，屋面采用鋼網(wǎng)架(屬于一種空間桿系結(jié)構(gòu)，受力桿件通過節(jié)點按照一定的規(guī)律鉸接)，室內(nèi)有三面看臺、標準籃球場、羽毛球場、功能訓練室、形體訓練室、舞蹈室、器材室、健身房、音樂教室、琴房等。

其中琴房位于學院體育館三層東側(cè)，共有20間，考慮到后續(xù)使用時在吸音隔音方面的特殊要求，為此進行了聲學裝修設(shè)計，現(xiàn)場進行聲學裝修施工。其中琴房頂棚裝飾采用吸音隔音吊頂板，琴房墻面裝飾采用生態(tài)木吸音墻板，琴房地面裝飾采用強化復合地板。琴房聲學裝修現(xiàn)場施工，全部由學院智能建造工程系裝飾施工與機器人技術(shù)應用教學部專業(yè)教師團隊，組織裝飾專業(yè)學生完成，現(xiàn)場開展校內(nèi)實踐教學，真正實現(xiàn)“產(chǎn)教融合”。

2 工程應用實踐

2.1 BIM施工模擬

BIM施工模擬是指基于前期已建好的三維BIM模型(目前常用的BIM建模軟件有Revit,Rhino,SU,3ds Max等)，然后在計算機上以實時、交互和直觀形象的形式，模擬出實際工程項目施工環(huán)境、施工工藝，可以對現(xiàn)有的施工方案進行優(yōu)化，有助于提升現(xiàn)場施工效率。

體育館琴房地面裝修工程正式施工前，學院智能建造工程系裝飾施工與機器人技術(shù)應用教學部教師團隊利用Revit建模軟件，準確創(chuàng)建了體育館建筑BIM三維模型(如圖2所示)，以及選取體育館某一間獨立的琴房作為樣板間，創(chuàng)建了琴房精裝修BIM三維模型(如圖3所示)。主要針對體育館琴房地面裝修采用的強化復合地板，進行了現(xiàn)場安裝模擬，便于選定合理的強化復合地板排版圖，同時可以熟悉層次構(gòu)造、理順具體的施工工藝流程。

2.2 BIM施工技術(shù)交底

施工技術(shù)交底是在正式施工前進行的一項非常重要的技術(shù)管理工作，由現(xiàn)場施工單位相關(guān)技術(shù)人員作為技術(shù)交底人，面向參與現(xiàn)場實際施工的人員進行交底。通過施工技術(shù)交底，可以使得接受技術(shù)交底的人員明確現(xiàn)場施工重難點、施工工藝流程、技術(shù)措施要求等，有助于后續(xù)實際施工的開展，有效保證現(xiàn)場施工質(zhì)量，避免生產(chǎn)安全事故的發(fā)生。

BIM施工技術(shù)交底，是在傳統(tǒng)施工技術(shù)交底的基礎(chǔ)上，引入了BIM現(xiàn)代信息技術(shù)手段，使得傳統(tǒng)的一維、二維層次施工技術(shù)交底(略顯抽象，難以精確表達復雜裝飾節(jié)點構(gòu)造)，轉(zhuǎn)變?yōu)槿S層次施工技術(shù)交底(直觀性強，可以精確表達復雜裝飾節(jié)點構(gòu)造)，可以明顯提高施工技術(shù)交底效率，使得現(xiàn)場接受施工技術(shù)交底的人員，能夠快速、準確理解施工重難點、施工工藝流程、技術(shù)措施要求等。體育館琴房地面裝修工程開展現(xiàn)場BIM施工技術(shù)交底，充分利用好琴房精裝修BIM三維模型、強化復合地板BIM三維節(jié)點構(gòu)造，可以及時發(fā)現(xiàn)和解決現(xiàn)場施工人員在技術(shù)方面存在的各種疑問，有效保證琴房強化復合地板的安裝質(zhì)量。

2.3 3D打印節(jié)點構(gòu)造

3D打印技術(shù)是一種基于數(shù)字模型文件，采用PLA(聚乳酸，polylactic acid)、木塑、尼龍、金屬、混凝土等材料，通過“增材制造”原理，進行快速成型的現(xiàn)代信息技術(shù)。目前市場上還有采用呈現(xiàn)液體狀的光敏樹脂作為耗材，進行打印的光固化3D打印機，通過光固化3D打印機打印出來的模型精度較高。3D打印技術(shù)正在融入我們的生活，大量應用于建筑、教育、醫(yī)療、服裝等領(lǐng)域，成為生活中的創(chuàng)造工具[5]。

要進行3D打印節(jié)點構(gòu)造，首先需要在Revit,Rhino,SU,3ds Max等三維建模軟件中，精確創(chuàng)建出節(jié)點構(gòu)造三維模型，然后從建模軟件中導出后綴名為.stl格式的模型文件，接著將stl格式模型文件在與3D打印機配套的切片軟件中打開，進行切片處理(將模型切成一層一層，3D打印機程序可以識別)，形成后綴名為.gcode格式的模型，最后將.gcode格式模型通過SD卡與3D打印機連接，可以正式打印出3D節(jié)點構(gòu)造實物模型。

目前市場上可用于3D打印的耗材種類繁多，其中有一種名為PLA(聚乳酸，polylactic acid)的3D打印耗材，是一種綠色環(huán)保耗材，呈線條狀，常見規(guī)格直徑為1.75 mm，卷成1卷，1卷/1 kg，用真空袋包裝，原材料為玉米、木薯等提取出來的淀粉，特別適合用于3D打印裝飾節(jié)點構(gòu)造，體育館琴房地面裝修工程3D打印節(jié)點構(gòu)造采用的耗材，就是PLA耗材。

體育館琴房地面強化復合地板現(xiàn)場安裝時，發(fā)現(xiàn)離墻邊(或柱邊)的伸縮縫，如采用常規(guī)的小木塊去塞，實際施工時很不好操作，后續(xù)安裝踢腳線前還需將小木塊取出，帶來不少的施工麻煩。為此，為解決這個“痛點”，對傳統(tǒng)的強化復合地板留設(shè)伸縮縫做法做了改進，靈活應用BIM與3D打印現(xiàn)代信息技術(shù)手段，制作“3D打印彈簧片”(如圖4所示)，實際使用時，依據(jù)強化復合地板的規(guī)格以及準備預留的伸縮縫寬度，選擇合適的“3D打印彈簧片”規(guī)格和數(shù)量，將“3D打印彈簧片”放入伸縮縫中，因其具備一定的彈性，為此后續(xù)安裝踢腳線前可以不用再取出，完全滿足強化復合地板常規(guī)的熱脹冷縮需求，給現(xiàn)場施工帶來不少便利，提升施工效率，同時保證現(xiàn)場施工質(zhì)量。

3 結(jié)語

廣東碧桂園職業(yè)學院體育館琴房在進行地面強化復合地板安裝時，將BIM與3D打印現(xiàn)代信息技術(shù)手段結(jié)合，在BIM施工模擬、BIM施工技術(shù)交底和3D打印節(jié)點構(gòu)造等方面進行靈活應用，開展實際工程項目應用實踐，可以有效提升施工效率，保證工程質(zhì)量，可以為BIM和3D打印技術(shù)在建筑裝飾裝修實際工程項目中的靈活應用，提供一定的參考。