Цифровое 3D-моделирование (BIM) использует сегодня половина архитектурных компаний мира, а с тем, что появление BIM произвело настоящую революцию, уже мало кто спорит. Архитекторы наконец-то получили безотказный способ быстро, ясно, наглядно и точно донести свои идеи до заказчика.

Пришло время осваивать инновационную технологию презентации физической модели. Физическая модель куда полнее, чем картинка на мониторе, позволяет заказчику понять и прочувствовать архитектурный замысел. Обе модели нужны и архитектору: цифровая 3D-модель требуется для анализа составляющих проекта, а физическая — для эффективной оценки деталей и масштаба. Еще важнее, что физическая модель позволяет архитекторам говорить на языке, понятном заказчику, — даже самому далекому от архитектуры. Клиент же получает возможность оценить проект на эмоциональном уровне, воспринять его с учетом всех тонкостей.

Искусство ручного изготовления архитектурных моделей, безусловно, заслуживает всяческого уважения, но оно настолько трудоемко, что создание подобной модели само по себе превращается в отдельный проект. Сначала архитектурные чертежи передаются изготовителю модели, который воплощает в материале общую концепцию. Это занимает от двух до четырех недель. Если проект благополучно прошел согласования, макет дорабатывается без существенных изменений. Если же нет, архитектору приходится вносить в проект изменения и представлять заказчику на согласование новый вариант модели. Случается, что процесс изготовления физического макета растягивается на месяцы, срывает сроки и ставит под угрозу судьбу всего проекта.

В быстро меняющемся мире цифрового моделирования полагаться на ручное изготовление приближенных моделей — старомодное и слишком дорогое удовольствие. А если изготовление макета было бы быстрым, недорогим и более точным? Только представьте, какие открываются возможности! Ту же 3D-модель можно было бы непосредственно использовать в рабочем процессе… 3D-принтеры компании Z Corporation позволяют воплотить эти мечты в реальность.

Наглядное воплощение

Когда на рынке появился первый 3D-принтер Z Corporation, позволяющий печатать трехмерные физические модели, он принес с собой массу новых возможностей. Более не стесненные высокой стоимостью и габаритами машин для создания прототипов проектировщики вдруг смогли позволить себе регулярно использовать наглядные 3D-макеты на самых ранних этапах проекта.

Компания Morphosis, лауреат архитектурной премии Тома Майна, привыкшая работать только с самыми современными технологиями, была в числе первых, кто внедрил у себя трехмерную печать. ИТ-директор Morphosis Марти Досчер рассказывает о штаб-квартире компании в городе Юджин, штат Орегон: «Здесь у нас стоят два 3D-принтера, и любой проект с первого же дня сразу идет в 3D».

Может, Том и делает пару эскизов на бумаге, но вся остальная работа выполняется в трехмерном пространстве, и на всем ее протяжении делается множество 3D-отпечатков.

Защищая идеи, побеждая в бизнесе

«Человеческий мозг работает в трех измерениях, а не двух, — объясняет владелец архитектурного бюро iKix Р. «Парта» Партасарати. — Архитекторы и подрядчики веками полагались на двумерные чертежи. Но какими точными ни были бы эти чертежи, всегда есть опасность, что заказчик истолкует их неверно».

Как пример он приводит недавнюю историю с жилым комплексом в сотни строений. Клиент остался вполне доволен чертежами, но, едва увидев 3D-макет, сразу же обеспокоился слишком плотным размещением зданий. Чтобы разбавить это нагромождение, архитектору пришлось поместить в центр комплекса бассейн и фитнес-зал. Можно только догадываться, во что обошлось бы заказчику запоздалое решение этой проблемы — скажем, когда половина комплекса была бы уже построена… Наличие 3D-макета сэкономило архитектору много времени, а заказчика избавило от огромных расходов на изменения в уже строящемся комплексе…

Компания Jerde Partnership закупила принтеры ZPrinter 310 Plus и теперь использует их при разработке любого проекта — от небоскреба до киоска. Возможность трехмерной печати в офисных условиях позволяет изготавливать макеты очень быстро, а кроме того создавать такие модели, делать которые вручную было бы попросту нецелесообразно.

Спустя всего неделю после приобретения принтер ZPrinter 310 Plus помог выиграть конкурс, на который Jerde Partnership представила проект берегового ландшафта в Сан-Диего. Детализованная физическая модель наглядно показала, как проект Jerde улучшает очертания ландшафта, сохраняя его общий стиль. Аль Ваас, заместитель вице-президента и главный дизайнер проекта, говорит, что создание такого же макета вручную потребовало бы недельных усилий целой команды специалистов. А с помощью ZPrinter 310 Plus макет был распечатан всего за полдня. «Чем детальнее проработан проект, чем он сложнее, тем больше преимуществ дает 3D-печать», — замечает Ваас. И добавляет, что применение 3D-принтеров дает примерно двукратный рост производительности.

Как это работает?

3D-принтеры Z Corporation работают с файлами форматов, используемых в BIM, формируя трехмерные физические макеты из композитного порошкового гипса.

Модель, полученную из таких программ, как Autodesk Revit или Autodesk 3ds Max, программа Z Corporation разрезает на тысячи горизонтальных слоев. Затем печатающая головка принтера совершает тысячи проходов сквозь порошок, оставляя на точках пересечения жидкое связующее вещество. Там, где это вещество соприкасается с порошком, тот быстро застывает. Таким образом, печатая с вертикальной скоростью около одного дюйма в час, принтер наносит материал слой за слоем и создает из порошкового гипса готовый макет.

3D-принтеры Z Corporation уникальны: только они умеют делать модели в цвете. Ни одна другая технология создания 3D-макетов не предполагает такой возможности. Кроме того, на модель можно наносить графику и фотографии, чтобы еще больше усилить сходство с оригиналом.

Программное обеспечение Z Corporation позволяет не ограничиваться размерами области построения. Макет здания можно разделить на части, а программа ZEdit Pro автоматически добавит к ним шпильки и отверстия для последующей сборки практически заподлицо.

Экономия

В то время как цена макета, сделанного вручную, может достигать нескольких тысяч долларов, цена такого же макета, распечатанного на 3D-принтере компании Z Corporation, составляет всего 2−3 доллара за кубический дюйм.

«При выполнении средних и больших проектов расходы на изготовление макета окупаются практически сразу, — говорит вице-президент департамента развития Z Corporation Скотт Хармон. — Зачастую очень быстро окупается и сам аппарат: если, например, благодаря модели удалось на самом раннем этапе проекта обнаружить серьезную ошибку или компания стала победителем тендера, представив свой проект в самом выигрышном свете. При том что изготовление строительных макетов на 3D-принтерах — относительно новое направление, большинство наших клиентов — архитекторы: именно они получают отдачу от принтера с самого первого дня работы».

Скорость и масштабируемость

Там, где изготовления макета средних размеров приходилось ждать неделями, 3D-принтер справится менее чем за 12 часов. Струйные 3D-принтеры Z Corporation не дымят, производят минимум отходов, а материал, оставшийся неотработанным в процессе печати, пригоден для дальнейшего применения. Принтеры печатают с разрешением до 600 dpi, скрупулезно воспроизводя мельчайшие детали поверхности.

Линейка Z Corporation включает в себя черно-белый принтер ZPrinter 310 Plus и три цветных устройства: ZPrinter 450, Spectrum Z510 и позволяющий печатать с высоким разрешением ZPrinter 650.

«Аппараты, предлагаемые другими производителями, не позволяют одновременно формировать множество макетов: невозможно печатать модели одну над другой», — говорит Скотт Хармон. — На принтерах Z Corporation вы можете печатать столько макетов, сколько их физически уместится в области построения, — благодаря тонкому слою порошка между ними».

Не так давно в преимуществах массовой печати на принтерах Z Corporation еще раз убедилась компания Realization Group. Когда ее офис в городе Корал-Гейблс, штат Флорида, заказал 100 экземпляров макета для маркетинговых целей, Realization Group смогла выполнить заказ всего за два дня — исключительно благодаря возможности одновременной печати нескольких экземпляров без потерь в точности, качестве и надежности.

Наряду с преимуществами, касающимися скорости и доступности, 3D-принтер представляет особую ценность для начинающих архитекторов. Применение 3D-печати на раннем этапе проектирования позволяет быстро набирать драгоценный опыт, ограждая и самого архитектора, и заказчиков от дорогостоящих ошибок, вызванных именно недостатком опыта.

Благодаря 3D-принтерам компании Z Corporation, формирующим архитектурные макеты на порядок дешевле и быстрее ручного способа, 3D-печать теперь можно применять на ранних этапах проектирования, что повышает эффективность всего процесса. Как цифровое моделирование BIM удешевляет и делает более эффективным проектирование, так и 3D-макеты, создаваемые на стадии проработки проекта, помогают лучше осознать его концепцию, избежать ошибок и обеспечить бизнес возможностями, о которых раньше оставалось только мечтать.

Строим дом: 3D-печать как двигатель проекта

На протяжении всех двадцати лет работы в сфере компьютерного проектирования Р. «Парта» Партасарати встречает нового клиента одним и тем же вопросом: «Какую проблему мы можем для вас решить?»

Обычный ответ звучит так: «Ускорить продвижение нашего продукта на рынок».

Применительно к архитектуре Партасарати обнаружил, что две основные причины задержек сводятся к недостаточной теоретической проработке проекта и плохому взаимопониманию. Два года назад он открыл для себя 3D-печать — абсолютно новую технологию, значительно сокращающую время проектирования. Она позволяет изготовить точную трехмерную физическую модель здания и сделать ее важным элементом работы каждого проектировщика. Парта увидел в этом прекрасную возможность улучшить взаимопонимание между всеми причастными к проекту, повысить результативность и исключить разорительные ошибки. Так родилось iKix (www.ikix.in) — первое в Индии сервисное бюро архитектурной 3D-печати.

Раньше все строительные макеты изготавливались вручную. Поскольку этот процесс отнимает много времени и стоит немалых денег, архитекторы делают макет лишь на завершающей стадии проекта, непосредственно перед публичной презентацией.

«Бюро iKix печатает 3D-макет в среднем за шесть-десять дней, то есть много быстрее месяца, необходимого для изготовления аналогичного макета вручную, — говорит Парта. — Скажем, макет участка в 1000 акров — включая дома, школы, церкви, площадки для гольфа и прочее — мы можем изготовить за шесть недель против пяти месяцев ручной работы. Временная и финансовая экономия становится еще заметнее, когда планы меняются и макет приходится корректировать на лету».

iKix использует цветной Spectrum Z510 от Z Corp. Возможности этого принтера позволяют архитектору и руководителю проекта быстро получить несколько экземпляров макета — по одному для архитектора, заказчика, генерального подрядчика, субподрядчика и гражданских властей. «3D-принтер — это уже нечто большее, чем просто машина для создания прототипов, — говорит Парта. — Он действительно стал одним из инструментов разработчика. 3D-печать — это прорыв, который, я полагаю, определит будущее технического обмена информацией на ближайшие лет двести. Каждый проект должен быть представлен в 3D, а скоро так и будет. Я искренне убежден, что все архитекторы станут работать в 3D. Клиенты iKix приходят сюда, чтобы воплощать в трехмерных макетах всё новые и новые проекты. Преимущества бесспорны».

Парта считает, что в физических макетах нуждаются и объекты инфраструктуры. Например, когда власти задумали построить магистральную развязку, необходимо спланировать дорожный трафик во всех режимах ее работы. Наличие физической 3D-модели упрощает решение и этой задачи.

Наглядность: 3D-печать в гражданском секторе

В послужном списке скандинавской консалтинговой компании Ramboll Group’s (www.ramboll.com) — отреставрированные памятники архитектуры, изумительные мосты, отличные дороги и надежные коммунальные объекты. Тем не менее каждый новый тендер требует не только ярких идей, но и яркого их представления — только так можно рассчитывать на успех. Это одна из причин, по которым Ramboll внедрила у себя технологию 3D-печати.

Ramboll работает на высококонкурентном международном рынке, предлагая полный спектр консалтинговых услуг в области инфраструктуры, телекоммуникаций, архитектуры, здравоохранения, нефтегазовой промышленности, энергетики, защиты окружающей среды, информационных технологий и управления.

Ramboll по праву гордится уже реализованными проектными находками, но перспективных клиентов больше интересуют предложения по возможным будущим заказам. Компания ищет пути наилучшего представления своих идей, а в этой сфере возможности 3D-печати переоценить трудно.

С самого начала безусловным требованием Ramboll была цветная печать. Это и предопределило выбор: Ramboll приобрела 3D-принтер Z Corporation Spectrum Z510 — единственный на сегодня цветной принтер высокого разрешения.

Spectrum Z510 быстро формирует объемные архитектурные и инженерные макеты — за меньшее время и как правило гораздо дешевле традиционного ручного способа. Благодаря четкой цветной детализации макеты лучшепередают идеи проекта. А способность Spectrum Z510 наносить на поверхность текстуры делает макет реалистичным и зрелищным, что особенно важно для инфраструктурных проектов. К примеру, инженеры Ramboll могут нанести на поверхность стены текстуру кирпичной кладки, а на модель ландшафта — его реальную фотографию с высоты птичьего полета.

Новые возможности значительно повысили шансы Ramboll. Вскоре после приобретения Spectrum Z510 компания выиграла тендер на проектирование крупного моста у себя дома, в Дании.

Макет достоверно отобразил особые V-образные упоры, которые занимали меньше места и требовали меньше материала, чем их классические аналоги. Он превосходно передал изюминку концепции.

«Это только один из примеров, когда цветная 3D-печать помогла победить в тендере, — говорит Жита Моншизадех, разработчик САПР подразделения Ramboll по транспорту и инфраструктуре. — А таких примеров у нас уже множество. 3D-печать как ничто другое помогает заказчику почувствовать уникальность наших проектов, не упустить ни одну из заложенных в них идей. Мы создаем презентации, которые в цвете и с высокой четкостью представляют возможности Ramboll. Цвет, четкость и текстуры — вплоть до рисунка каменной кладки на стене — все это действительно производит неизгладимое впечатление».

Кроме того, 3D-печать экономит средства Ramboll. Например, недавно, когда компании потребовался макет 12-этажного жилого дома, было подсчитано, что распечатать цветную модель на 3D-принтере обойдется втрое дешевле заказа на изготовление вручную.

«Печать цветной физической модели практически не требует усилий — при том условии, что правильно выбран масштаб, — продолжает Жита Моншизадех. — Если проект выполнен в программе для трехмерного проектирования, этого вполне достаточно чтобы сформировать 3D-модель. Иногда модель приходится слегка оптимизировать, подгоняя ее масштаб под разрешение принтера, но в этом, как правило, нет ничего сложного. Проблемы скорее возникают при ручном изготовлении макета — когда, например, одна-единственная маленькая деталь отнимает массу времени. Другими словами, 3D-печать поощряет творчество и пространственное мышление. На разных стадиях проекта можно запросто делать распечатки макета и сравнивать их».

Изюминка: использование 3D-макетов в презентациях

Для Робина Локхарта, заместителя руководителя и начальника производства компании OBM International (www.obmi.com), дизайн-проекты, которые обычно занимали многие часы обсуждений и требовали множества решений, полученных методом проб и ошибок, сейчас стали катализатором, задающим общую динамику.

Все дело в том, что не так давно компания интегрировала в свои производственные процессы 3D-печать.

Один из очень важных проектов — строительство новой штабквартиры OBM International в городе Корал-Гейблс. При помощи 3D-принтера, закупленного у Z Corporation, «я сделал макет четырехместного рабочего места с разбивкой компонентов на части, чтобы их потом можно было собрать в разных конфигурациях, — говорит Робин Локхарт. — Команда дизайнеров предложила варианты решения, которые можно комбинировать, меняя компоненты местами. Это избавило нас от лишних дебатов, сэкономило массу времени и сил, а главное позволило быстро и динамично прийти к искомому решению. Вдобавок и сам процесс поиска оказался на редкость увлекательным».

Один из очень важных проектов — строительство новой штабквартиры OBM International в городе Корал-Гейблс. При помощи 3D-принтера, закупленного у Z Corporation, «я сделал макет четырехместного рабочего места с разбивкой компонентов на части, чтобы их потом можно было собрать в разных конфигурациях, — говорит Робин Локхарт. — Команда дизайнеров предложила варианты решения, которые можно комбинировать, меняя компоненты местами. Это избавило нас от лишних дебатов, сэкономило массу времени и сил, а главное позволило быстро и динамично прийти к искомому решению. Вдобавок и сам процесс поиска оказался на редкость увлекательным».

OBM International приобрела 3D-принтер Z Corp Spectrum Z510 в декабре 2007 года. «Сейчас мы используем Z Corp Spectrum Z510 со всеми опциями, включая модуль автоматической очистки от остатков порошка. В сущности, у нас тут присутствует весь набор устройств для работы с макетами, который постепенно сложился вокруг основного принтера».

Локхарт заметил, что 3D-печать наилучшим образом повлияла на характер бизнеса OBM International: «Наш уровень взаимопонимания с заказчиком просто поражает. Общее настроение презентации мгновенно меняется к лучшему, как только мы дарим заказчику макет. Клиенты теперь могут вести обсуждение в хорошо понятной им плоскости, модель неизменно производит благоприятное впечатление, и благодарность клиентов обеспечена».

Ранее OBM International использовала для презентаций традиционные двумерные чертежи, цветные проекции и видеоролики. Дизайнеры применяли бумажную кальку, ручные наброски, CAD, 3D-визуализацию и моделирование. «Все это было в нашем арсенале и все это накладывает определенные ограничения. Когда мы делаем презентацию для заказчика, не вполне знакомого с нюансами данного формата, информативность снижается, а это может негативно повлиять на принимаемое решение». По словам Робина Локхарта, компания OBM International делает 3D-макеты и для собственных нужд: в целях критического анализа и оценки проекта.

«Наш документооборот ориентирован на повсеместное применение физических макетов, — говорит Локхарт. — При все более активном использовании 3D-принтера можно надеяться, что качество наших проектов будет только повышаться. К тому же это устройство действительно стало изюминкой всех наших архитектурных презентаций».

Экспорт из Autodesk Revit

Все возрастающая доля 3D-печати при разработке архитектурных проектов привела к появлению инструмента, который позволил пользователям загружать STL-файлы, импортированные из программы Autodesk Revit, непосредственно на 3D-принтер компании Z Corp. Не так давно компания Autodesk объявила о выпуске новой утилиты STL Exporter для платформы Autodesk Revit 2009 (BIM). Прежде при конвертации файлов Revit в STL-формат требовалось стороннее программное обеспечение.

Эта разработка подчеркивает уверенность Autodesk в перспективах 3D-печати и ее все более широком распространении по мере роста экономичности и эффективности процесса.

«Физические 3D-модели становятся значимой составляющей процесса проектирования, предлагая наглядно изучить проект и улучшить взаимопонимание между проектировщиком и заказчиком, — говорит Эмиль Кфоури, старший линейный менеджер Autodesk AEC Solutions. — 3D-макеты необходимы нашим клиентам на протяжении всего жизненного цикла изделия, но прежде всего во время поиска концептуального решения. В STL Exporter для платформы Revit реализована полная поддержка устройств Z Corporation, которые сделали трехмерную печать не только невероятно быстрой и качественной, но и по-настоящему доступной. Мы разрабатываем и другие интересные решения для печати физических макетов на принтерах Z Corporation».

Кфоури также отметил, что уверен в ярком будущем 3D-печати. «Большинство 3D-моделей распечатываются пока лишь на стадии концептуальной проработки — при исследовании и оформлении очертаний будущего здания. Кроме того, физический макет появляется на завершающей стадии, когда проект выносится на публику. В будущем я вижу 3D-печать на всех этапах, когда даже мельчайшие изменения отражаются в отдельном макете и изучаются, чтобы убедиться в их необходимости. Я ожидаю, что в макетах будут все более востребованы цвет и текстуры — они делают модель предельно наглядной».

Конвертор STL Exporter, формирующий STL-файл из модели, которая создана в программах AutoCAD Revit Architecture, AutoCAD Revit Structure и AutoCAD Revit MEP, доступен для загрузки на сайте Autodesk (www.autodesk.ru).

По материалам компании Z Corporation