一家英国定制房屋建筑公司开发了一种高度创新的流程,将其BIM设计工具连接到便携式现场计算机控制制造系统。它是设计建造的,但不是你所知道的那样。

在这个3D建模和先进制造的数字时代,连接设计系统的施工过程具有巨大的变革潜力。M到数字制造。

融为一体。关于“ 3D打印”的潜力

已经有很多文章建筑物。但事实仍然是,这项技术仍然是高度实验性的,“打印”整个单一结构可能存在寿命问题。

当我们等着看3D打印是否达到宣传的效果时,总部位于伦敦的Facit Homes正在引领自己的革命。其定制设计/建造服务依赖于由建筑信息模型(BIM)数据直接驱动的独特数字制造和制造流程(称为D-Process)。其现场CNC M机器装在集装箱里,切割原木面板,然后在几分钟内组装好。

起源

布鲁斯·贝尔(Bruce Bell)

是Facit Homes的董事总经理,他与商业伙伴安德鲁·古迪夫(Andrew Goodeve)和多米尼克·怀尔德·麦考斯兰(Dominic Wilder McCausland)共同经营这家公司。

每个FACIT家居设计都被分解为灵活的模块化构建模块S由尺寸为2,440mm X 1,220mm
的标准木片制成

贝尔先生学的是工业/产品设计,但随着他对3D计算和成像的兴趣,他转向了美术。毕业后,他在Foster+Partners Visualisation工作,然后转到特定的项目团队,进行3D建模和设计开发。一个特别的项目,圣莫里茨的chesa futura,贝尔先生将其描述为“一个巨大的木制泡泡”,引导了他的ID的发展EAS,因为它使用了参数化设计,以及木材和数字制造技术。

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贝尔先生离开了Foster+Partners,并在皇家艺术学院完成了产品设计硕士学位,在那里他做了大量的数字制造技术实验,包括快速原型制作、CNC布线和冲压3D线材弯曲。

贝尔先生对数字化制造设计的成本之低感到惊讶。并认为必须有某种方法将这些技术应用到建筑设计中。

他与两名建筑师建立了一项业务,从扩建开始,逐步发展到新建住宅。实践在3D中设计,在3ds Max中渲染,并成为BIM工具的早期采用者。但最终,这些数字化定义的建筑都是由承包商用砖块手工建造的。对贝尔先生来说,这种数字/手工的划分对于现代化来说已经成熟了。

研究安D发展

在美国无线电公司(RCA)

试验了完整的数字化设计和制造流程后,贝尔先生认为,通过小规模的现场数字化制造,可以克服流程脱节。

他获得了伦敦发展署(LDA)的资助,与RCA合作建立了一个关于“数字工匠”的研究项目。该项目的目的是评估数字制造技术和方法在电子市场,从完整形式的工厂组装到模块化和模块化结构。

Facit Homes

的起源来自这项研究。贝尔表示:“我们发现,在建筑业和建筑界,制造和制造之间几乎没有什么区别。”虽然你可以在工厂里预制一些东西,但如果它仍然是手工制作的,那就不是那么有利了,建筑只是在某个地方完成的。别的。对我们来说,核心问题是将制造业与数字技术相结合。这不是关于现场或场外的预制,这真的不重要。

对于研究来说,很明显,CNC布线是我们参与的完美技术,因为它非常容易获得,成本低,并且不需要设置。我们获得了第二轮资金,并着手设计一种模块化方法。CNC机器和能力给我们带来了限制,至于什么材料我们可以使用的最大板材尺寸是多少,这反过来又定义了我们的最大模块尺寸。

这意味着我们相当快地定义了我们的基本构建块是什么。标准木板为2,440mm X 1,220mm(8英尺X 4英尺),因此组件表面尺寸基于全尺寸木板或半尺寸木板。我们的设计系统是基于从板材中获得最大的效率、最小的成本和浪费,而不是仅仅从建筑PE开始。并致力于单个组件的定义。我们必须在两个方向上努力,以最大限度地减少浪费并获得最大效率。

在建立了木材模块化概念后,该公司开始着手从这些模块化组件中创建全尺寸的墙壁和地板原型,这些组件在外部加工并在内部组装。

该团队很快意识到他们需要一台内部数控机床。与麦考斯兰先生一起工作,贝尔先生在RCA遇到了他,并来到这里在建筑室内“制作”方面,他们以分期付款的方式购买了一台8英尺×4英尺的机器(总成本约为30,000英镑),该机器可用于该项目和其他项目,并分包给一家名为CNC Workshop的公司为其他人工作,该公司提供切割服务(该公司已被出售)。

2007

年,该建筑系统的第一个全尺寸“概念验证”两层原型在建筑基金会位于洛杉矶的办公场所展出。伦敦.

Facit Homes的数控机床现场切割原木面板。每个制造的组件都有一个编号,用于定义其位置和类型

我们从其他建筑师那里得到了很多兴趣,但实际上并没有得到什么。在随后的几年里,显而易见的是,这一切都是关于把设计和制造联系起来,一旦你把它分离出来,成为一家木结构公司,并把它交给另一个建筑师来设计,它就不起作用了。价值在于将所有元素结合在一起,但我们花了很长时间才弄清楚如何才能自信地将其转化为业务。

宏伟的设计

2008

年,该团队在为期六天的“大设计现场”(Grand Designs Live)上制作了另一个全尺寸原型,但同样没有引起太多兴趣,因此贝尔先生继续他的传统。传统建筑实践。但在2009年,他决定他真的想让这个数字建筑过程发挥作用,因此卖掉了他在建筑实践中的股份,并成立了Facit Homes,以期使其成为一家独立的公司。

第一年花在寻找客户,创造设计和申请规划许可,并试图说服人们这种方法是可行的。这在2011年的四个家庭建筑中达到了顶峰。贝尔将这一年描述为:“这可能是我一生中压力最大的一年,1月份什么都没造,到5月/6月就有了四个炮弹。”

这些早期客户

之一(客户西莉亚和戴安娜)在第四频道的大设计节目中亮相,该节目于2012年播出,并遵循Facit Homes的CAD设计和现场数字制造流程,涵盖了从破土动工到所有高质量的最终安装和完成的所有内容。

D-过程

Facit Homes创建了自己的零件系列o根据CNC镂铣机的尺寸限制,处理标准建筑构件。贝尔先生说:“在Revit中,我们有一大堆家庭参数组件类别,这些都是相当通用的,但包含了我们需要的基本东西,高度,大小,厚度,孔的高度。”“我们还必须设计许多定制的细节,这基本上就像在电脑上做木工一样。”

Revit的

参数化功能对我们来说是绝对必要的。,以及提供报告细节,调度,数量。我们做了两个叠加模型,一个是带有构件族的结构详图模型,另一个是带有标准墙、插座等的标准Revit模型。

一个“秘密”过程在G代码中创建最终交付,G代码是一种通用的数控编程语言,它告诉CNC路由器切割路径。该G代码被无线发送到远程站点,并提供切割程序代码以产生所需的复合物每个零件都标有自己的唯一标识符,并为现场施工团队提供必要的信息。

定制的组件落在梁之间,便于即时和轻松放样

而建筑设计和G代码是在公司的伦敦办公室从Revit创建的所有的切割和组装都在现场完成。装有CNC路由器的集装箱连同未加工的木板一起被送到现场。在放置时及时制作组件。尽管他们必须解决如何在只有单相家用设备的地方运行三相车间设备的问题。

一旦板材被切割,面板就被组装起来,橡胶锤安装在胶合板箱的连接处,然后用射钉枪将它们固定在一起。那里。这项工作是相对不熟练的,部件可能需要几分钟的时间来组装,然后才能安装到结构上。

由于需要过盈配合,

该公司在面板上的公差在0mm-2mm之间。贝尔先生说:“这是一种在太紧和太松之间的平衡,在制造每个部件的切割部件和这些部件之间的机械固定之间的平衡。”然后,当然,你有天气,太阳,寒冷和雨水都有他们的e.膨胀和收缩的影响。当你在非常严格的公差下工作时,所有这些都会付出代价。

盒子部分填充有经过特殊处理的报纸绝缘材料并密封。如果类似的绝缘水平是通过砌块工程来实现的,用绝缘材料和砖皮,墙最终会变得非常厚和昂贵。

Facit Homes还完成了所有的内部固定装置和配件以及内部和外部饰面,这与Si不同根据客户的意愿,对激光切割金属百叶窗或覆层进行简单渲染。

未来

维护知识产权是Facit Homes的一个关键问题。它最初的想法是授权图书馆和租赁现场数控机床,让其他建筑公司设计房屋,并将它们送回Facit Homes来做细节和制作G代码。

然而,该公司现在似乎倾向于建立合作伙伴关系,就像它在丹麦和最近在澳大利亚。

该公司一直在评估市场上出现的新技术,因为随着性能的提高,功能每6-12个月就会发生变化。

FACIT移动生产设施
的特点是将数控机床安装在集装箱内。
模块化的

核心机箱系统也在不断发展,每个项目都会添加到他们创建的组件库中。改进可建造性、重量、尺寸、装配速度是关键因素,并且在每次建造之后,对部件和工艺进行调整。

结论

Facit Homes的设计方法从根本上说是基于利用计算机的力量,特别是BIM.通过研究和不懈的努力,该公司已经将这个3D信息丰富的前端连接到一个现代的数字制造后端,并提出了一个系统,将建筑物分解成灵活的模块化组件。

如果认为这些建筑物或这种做法是预制的

,那就错了。FACIT提出的系统足够灵活,可以创建现代住宅,或者复制更多的传统品味,比如我在本文的研究中参观的乔治亚建筑。

在许多方面,Facit Homes是一家收回所有权的建筑公司。建造过程,为客户提供一个可靠的单点,以固定的成本从艺术品到成品住宅。

Facit Homes的绿色认证融入到设计中,并在法规之上进行隔离,接近PassiveHaus标准。所有的边角料和木材“废料”(其中不可避免地有一些)都被送回锯木厂,用于为工厂提供动力。

该公司正确地保护了自己的知识产权,但我不禁想知道为什么其他公司不是公司。考虑到这种方法。该系统有许多应用,生产临时结构,救灾房屋,或者,我敢说,在这个国家从未真正起飞的木材预制市场。

也许最大的荣誉,我可以看到的过程和最终结果的质量,是我肯定要FACIT建立我的梦想家园。

facit-homes

.com

布鲁斯·贝尔谈预制与数字制造

很长一段时间以来,AEC杂志一直在追踪现代主义的“预制”市场,尽管有一些奇妙的设计,但它并没有获得任何真正的吸引力。大多数沿着这条路线冒险的建筑师可能只到了设计阶段,一些人只有一个网站,还有一些人,有点讽刺的是,只建造了一个大规模制造的房子。我们询问了贝尔先生对预制与数字制造的看法。

我们的研究中,我们发现有很多尝试设计“终极建筑系统”,导致标准化,导致重复,导致无聊,然后失望。工厂生产尤其如此。

工厂制造和重复之间有

直接的关联,因为你不能让工厂因为管理费用而闲置。所以一旦你有了一家工厂,你就需要营业额,为了有营业额,你需要标准化,你最终生产同样的东西一遍又一遍。

而如果你在现场建造,绝大多数都是这样,限制是完全不同的,而且有好处,比如没有加热,存储成本等,就像工厂一样。

(预制房屋)

的经济学根本站不住脚。它导致了标准化,人们不想要相同的,每个网站都有自己的要求。没有放之四海而皆准的方法。

大型家庭生产商已经尝试了批量生产。有一栋价值6万英镑的房子竞争,将制造商与房屋建筑商配对,但这并不会使该行业远离我们已经达到的水平。

也许我们在工厂里制造更多的面板,但你必须在现场得到它们。在工厂里生产整栋房子是没有价值的,因为运输成本很高,可能高达价格的20%。那些正在这样做的公司,比如HUF House,服务于高端市场,而且相当不灵活。虽然有选择,基本上每个房子都是一样的,虽然高质量,高完成等。

“我们希望在没有成本的情况下提供高质量的制造产品,所以让我们将技术和数字设计整合到传统流程中,而不是试图彻底改变这个行业。”

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