麥肯錫:3D打印結合5D BIM、物聯網和機器人推動建築工業轉型

管理諮詢公司麥肯錫公司發佈了一份報告,指出3D打印是“建設數字化未來”的重點技術發展領域。報告還指出五維建築信息模型、物聯網以及機器人等技術將與3D打印技術結合起來共同推動建築工業的轉型。

麥肯錫:3D打印結合5D BIM、物聯網和機器人推動建築工業轉型

從荷蘭建築師耗時3年3D打印的水岸房屋,到盈創建築科技在蘇州3D打印的別墅和公寓,再到迪拜要打造的3D打印未來博物館,3D打印技術在逐漸展示不一樣的建築製造技術。

3D打印在建造房屋、橋樑等大型項目領域的潛力到底是什麼?其實答案並不神祕,3D打印技術自由造型的技術特點打開了其在建築領域應用的神奇之旅,那就是實現傳統制造技術難以實現的從力學到聲學,再到美學的結合。

麥肯錫:3D打印結合5D BIM、物聯網和機器人推動建築工業轉型

3D打印技術可以為建築物外牆添加更多的隔熱材料,或者為樓梯間添加更多增強材料;使用3D打印技術建造房屋,還可以在打印建築物結構時直接將水管、電路等管線直接預留出來,使得建造過程更加智能化。

根據麥肯錫的報告,自修復混凝土、氣凝膠和納米材料等新型建築材料的使用,以及3D打印預組裝模塊等創新的施工方法可以有效降低建築的製造成本,加快施工速度,同時提高建築質量和建造過程中的安全性。

麥肯錫承認3D打印在建築製造領域還並不成熟,存在著許多需要完善的地方,但麥肯錫預計3D打印(增材製造)可能是未來建築工作的主要方式。

當然,3D打印僅僅是麥肯錫所說的“面向未來”設計和施工技術的一部分。與3D打印技術發展相輔相成的其他技術也決定了3D打印在建築領域的發展前景,包括預組裝的技術(用於模塊化建築部件的場外建設)和通過機器人組裝現場結構的能力,特別是那些重複性的和可預測的活動,如平鋪、砌磚、焊接、閥芯製造、拆遷和混凝土回收利用等工作。

麥肯錫的報告指出未來的建築很大一部分與“五維建築信息建模(5D BIM)”的發展息息相關,這意味著建築公司可以彙集他們目前不同的3D建模,預算規劃和進度計劃等多維度的信息,通過軟件工具將這些信息整合到一個將整個過程視為一體的單一系統中。 5D BIM平臺將允許公司即時評估3D結構、成本和時間方面的某些變化將會對整個項目帶來的影響。

麥肯錫報告的目的不僅在於研究哪些技術將會塑造未來的建築,而且向企業提供瞭如何重視這些新趨勢的建議。

3D科學谷 REVIEW

世界首個3D打印辦公樓於2016年在迪拜落成,辦公樓不僅擁有極具設計感和獨特的弧形外觀,在功能上也是水、電、通訊和空調一應俱全。所以說,3D打印建築並不是停留在概念階段,而是走進了我們的現實生活中。

麥肯錫:3D打印結合5D BIM、物聯網和機器人推動建築工業轉型

五維建築信息模型(5D BIM)的概念是在3D建築信息模型基礎上,融入“時間進度信息”與“成本造價信息”,形成由3D模型+ 1D進度+ 1D造價的五維建築信息模型。也就是說5D BIM集成了工程量信息、工程進度信息、工程造價信息,不僅能統計工程量,還能將建築構件的3D模型與施工進度的各種工作(WBS)相鏈接,動態地模擬施工變化過程,實施進度控制和成本造價的實時監控。

5D BIM建築信息模型是建築業信息化技術、虛擬建造技術的核心基礎模型,通過五維建築信息模型,可以實現以“進度控制”、“投資控制”、“質量控制”、“合同管理”、“資源管理”為目標的數字化三控兩管項目總控系統。

3D打印與三維模型直接相關,而三維模型是五維建築信息模型的一部分。並且,3D打印管理過程中所產生的數據流可以與五維建築信息模型實現有效的溝通。

關於3D打印建築與物聯網的結合,2016年來自美國愛達荷州的CC3D就稱其技術的突破點是可以連續打印複合材料,並且可以快速地3D打印將各種纖維、金屬和塑料打印在一起,形成一個完整的、功能性電子部件。CC3D認為他們的技術在IoT物聯網時代將大有可為,並聲稱他們的打印速度快到讓競爭對手去吃塵土去吧,功能集成3D打印將改變需要組裝的歷史。

CC3D正在考慮IoT智能物聯網設備的應用領域,通過CC3D的技術完成導電材料和絕緣的打印。在工業製造領域,CC3D認為在航空航天和汽車行業都存在著潛在的應用空間。從創建大型功能部件到一個飛機翼甚至是摩天大樓的物聯網布局,CC3D認為他們的解決方案都有用武之地,並且他們的方案將是更有效、更快、更安全的。

所以,我們有理由相信3D打印+五維建築信息模型+物聯網+機器人技術將推動建築工業轉型,並且期待更智能的建築依託這些新的技術來到我們身邊。

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