BIM與3D打印技術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

(廣東碧桂園職業學院，廣東 清遠 511510)

BIM和3D打印技術作為現代信息技術手段，在國內建筑裝飾裝修行業，2013年中國建筑股份有限公司技術中心的羅蘭在介紹裝飾工程BIM技術應用的研究背景和現實狀況的基礎上,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打印技術在建筑裝飾工程中的應用流程的探索情況與思考總結[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,詳細闡述BP3D理念,分析當下3項技術存在的難題及BP3D的未來發展和解決方案,并為以后實現和利用BP3D技術提供了示范和借鑒[3]；2020年中建安裝集團有限公司的張波，基于建設多個城市地鐵工程項目的經驗，考慮現階段傳統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(含區間)設備安裝及裝修實際工程項目為例，進行了一次BIM技術的綜合應用，利用到了BIM+CAM(Revit+Fabrication)軟件，進行機電預制構件的深化設計，采用3D打印現代信息技術手段，實現了數字化驗證BIM裝配式設計效果[4]。

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

現基于BIM與3D打印兩種現代信息技術手段，針對建筑裝飾裝修工程，在BIM施工模擬、BIM施工技術交底和3D打印節點構造三個方面，以廣東碧桂園職業學院校內實際工程項目——廣東碧桂園職業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計院有限公司設計，由學院的生產教學公司——廣東國良建筑工程有限公司承建，屬于學院的“產教融合”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，主體結構為鋼筋混凝土框架，屋面采用鋼網架(屬于一種空間桿系結構，受力桿件通過節點按照一定的規律鉸接)，室內有三面看臺、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，共有20間，考慮到后續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計，現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應用教學部專業教師團隊，組織裝飾專業學生完成，現場開展校內實踐教學，真正實現“產教融合”。

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境、施工工藝，可以對現有的施工方案進行優化，有助于提升現場施工效率。

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應用教學部教師團隊利用Revit建模軟件，準確創建了體育館建筑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造、理順具體的施工工藝流程。

2.2 BIM施工技術交底

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

BIM施工技術交底，是在傳統施工技術交底的基礎上，引入了BIM現代信息技術手段，使得傳統的一維、二維層次施工技術交底(略顯抽象，難以精確表達復雜裝飾節點構造)，轉變為三維層次施工技術交底(直觀性強，可以精確表達復雜裝飾節點構造)，可以明顯提高施工技術交底效率，使得現場接受施工技術交底的人員，能夠快速、準確理解施工重難點、施工工藝流程、技術措施要求等。體育館琴房地面裝修工程開展現場BIM施工技術交底，充分利用好琴房精裝修BIM三維模型、強化復合地板BIM三維節點構造，可以及時發現和解決現場施工人員在技術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量。

2.3 3D打印節點構造

3D打印技術是一種基于數字模型文件，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，進行快速成型的現代信息技術。目前市場上還有采用呈現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打印技術正在融入我們的生活，大量應用于建筑、教育、醫療、服裝等領域，成為生活中的創造工具[5]。

要進行3D打印節點構造，首先需要在Revit,Rhino,SU,3ds Max等三維建模軟件中，精確創建出節點構造三維模型，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節點構造實物模型。

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，是一種綠色環保耗材，呈線條狀，常見規格直徑為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打印裝飾節點構造，體育館琴房地面裝修工程3D打印節點構造采用的耗材，就是PLA耗材。

體育館琴房地面強化復合地板現場安裝時，發現離墻邊(或柱邊)的伸縮縫，如采用常規的小木塊去塞，實際施工時很不好操作，后續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”，對傳統的強化復合地板留設伸縮縫做法做了改進，靈活應用BIM與3D打印現代信息技術手段，制作“3D打印彈簧片”(如圖4所示)，實際使用時，依據強化復合地板的規格以及準備預留的伸縮縫寬度，選擇合適的“3D打印彈簧片”規格和數量，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的熱脹冷縮需求，給現場施工帶來不少便利，提升施工效率，同時保證現場施工質量。

3 結語

廣東碧桂園職業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打印現代信息技術手段結合，在BIM施工模擬、BIM施工技術交底和3D打印節點構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，保證工程質量，可以為BIM和3D打印技術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。