3D列印技術在建築模型製作中的創新應用

 
3D數位服務在建築產業的應用變得更加廣泛,以往,建築模型常使用珍珠板或紙張來製作,但這些材料相對脆弱,組裝過程繁瑣,在追求品質下,學生和專業人士逐漸轉向使用3D列印技術,製作更加耐用、方便攜帶,且易組裝的模型。如東海大學建築系研究所學生委託團隊,為路思義教堂進行建築模型的製作,運用光固化列印(SLA)、熱熔融沉積成型(FDM)3D列印技術,使模型更加精緻,也使模型設計與實體呈現更加真實生動,完美展現路思義教堂的美感。

住宅新風貌:3D列印技術的進階應用

國外已有許多利用3D列印技術成功建造房屋的案例,甚至出現了3D列印社區,例如德州奧斯汀Wolf Ranch,由建築商Bjarke Ingels Group (BIG)及住宅建築公司Lennar、3D列印建築科技新創公司ICON聯合設計,使用Icon的Vulcan 3D列印機,以獨有的高強度混凝土Lavacrete作為列印材料,單層 3-4 房住宅僅需花三週時間即可列印完成。

相較於傳統建築方式,3D 列印的速度更快,且能有效減少二氧化碳排放和建築工人需求,此外也因3D列印機的特性,能突破傳統建築工法的限制,更容易實現對於牆壁轉角彎曲或弧形架構設計,不過3D 列印仍存有限制,特別是要建造高樓時,須考量結構的乘載重量,因此列印材料可能仍需依賴傳統建材。


 

從平面到立體:建築製圖的進化之路

隨著電腦資訊技術的蓬勃發展,建築製圖逐漸走向數位化,從最初的電腦繪圖系統(如AutoCAD)到現在的3D模型應用(如BIM建築資訊模型)。2D建築製圖,設計師需要徒手繪製多角度的平面圖、立面圖及剖面圖來表現空間設計,這種方法對客戶來說,較難以理解最終成果的空間概念,若以3D模型加以輔助,提供可視化的效果圖,能使客戶更加直觀的了解設計成果,減少人與人之間的溝通誤差。

現有建築的數位化重建:逆向建模與3D掃描技術的應用

一般建築模型在建立時,通常採用正向建模方式,但若是要針對現有建築物建模,又缺乏圖面資料,我們可以採用逆向建模,以3D雷射掃描器進行作業獲取點雲數據,再轉至BIM模型處理,相較傳統建築立面量測,克服高層建築物立面元素難以量測的問題。

根據測量範圍的大小,使用不同類型的掃描器,對於大範圍掃描適用地面基站式雷射掃描儀,達到高效率、高精度的測量,對於局部範圍、室內空間則可使用手持雷射掃描器,方便攜帶且掃描靈活度高,過去我們有掃描廟宇屋簷的經驗,即是使用手持式雷射掃描器完成,長達20公尺的範圍分段掃描,再將各段掃描數據拼貼起來,建構成3D模型。

另外,3D掃描技術也能運用在執行SGS建物生產履歷查驗時,能夠全面紀錄建案的生命週期,提供360度的3D模型場景,相較於單一照片更具完整及空間性,建物的建築結構將會呈現的更加清楚,不僅能精確掌控施工品質,還能幫助使用者檢視現場施工狀況,例如,地面灌漿後,可利用點雲圖查看管線位置,解決管線盲尋的問題,避免管道或電線安裝在錯誤位置上,降低施工錯誤,還能檢視設計與現場實際狀況,確保施工符合預期標準。
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