土木系 林祐正教授、陳怡璇同學、許雅婷同學

對於工程專案來說，因涉及眾多專業領域，所以專案團隊之間的溝通協調常有認知上的落差，傳統上多透過2D圖說進行討論，然而實務上有許多工序複雜或有高程、曲面變化的地方，2D圖說無法完全表達其資訊，因此用2D圖說進行討論效果有限，倘若對於施工複雜區域或想討論之處建構實體模型(mockup) ，不僅費用昂貴且還需等待建構完成才能進行後續檢討。現今BIM(Building Information Modeling) 及3D列印(3D Printing)技術發展逐漸成熟，工程專案團隊成員在檢討時，除了可透過2D圖說及BIM 模型進行討論外，遇到較複雜設計也可將BIM模型透過3D列印技術列印出來，其列印成品比起傳統手做建築模型更加穩固，成本也比建構實體模型來的少，製作過程更快速準確，增加進行視覺溝通時的效率，透過將BIM模型和3D列印技術的整合，列印產製的3D模型可以成為工程溝通時的利器。

以下四點是整合BIM與3D列印技術之使用動機：(1) 不同專業領域遇有圖面資訊不同，僅用BIM模型無法表達問題，需透過3D Print模型實際解釋說明。(2) 在不同專業領域的圖中，需交叉比對圖說時，可透過3D列印模型去做視覺溝通的呈現。(3) 透過3D列印模型讓施工單位了解該範圍的施工困難度，思考如何安排工序，將列印成品作為視覺溝通有利的工具。(4) 當業主需要建構實體模型了解工程完工狀況之時，可藉由BIM模型進行3D列印，取代原本建構實體模型之作業。

在整合BIM與3D列印技術中，前置作業的模型拆分最為重要，需要依據列印需求、列印原理去做考量，因此將其流程詳細整理。在整合BIM與3D列印技術時需要先進行拆分作業，拆分作業大致分為四個階段，一、選定列印範圍；二、確定列印內容；三、決定3D Print模型之比例，比例設定取決於列印3D模型的目的，3D列印模型的比例設定越大(越接近1:1)所列印成果雖較為細緻但其列印材料與列印時間越多；四、根據原理拆分，例如若有特殊構件(凹凸面、曲面等)則須將該構件獨立出來進行列印，在拆除支撐材料時較好作業；依照上述步驟拆分好後，再次進行審視是否符合目的需求，若無法達到則須重新調整，若符合即可將此BIM模型匯出成與3D列印印表機相容之檔案格式。

以下案例係因其業主非營造專業，對2D設計圖說不易理解，難以想像建築完工之成果，且業主對其室內設計及設備擺設尚在規畫當中，因此整合單位除了建置BIM模型與施工單位進行檢討外，也將其BIM模型進行3D列印提供給業主，透過3D列印模型除了讓業主清楚的了解成果之外，業主也透過該模型進行設備擺設的規劃，並與負責之專業承包商討論各種設計方案；以下案例是使用REVIT(BIM軟體)及Catalyst (3D列印軟體)。

圖1、案例中部分區域之BIM模型

圖2、案例中部分區域之3D列印

圖3、建案浴室之列印範圍BIM模型

圖4、建案浴室之3D列印成果

3D列印前置作業中，如何拆分模型與列印出來的3D模型成果息息相關，案例在進行模型拆分時皆依據本文提到的四大步驟進行作業，讓列印出來之模型與原BIM模型相同且符合案例目的，透過案例的導入可以知道在營建工程專案中，若2D圖說或BIM模型無法讓每一個不同專業領域工程師理解，或者業主有實體模型的需求，透過3D列印的技術可以解決，將BIM模型列印成3D實體模型，該模型能確實呈現模型之形體，達到有效率的視覺溝通。

    3D列印模型雖然可以完整表現其模型形體，但尚需考慮額外成本，例如3D列印印表機設備購置費用、材料成本、設備耗材、設備維修費等，進行BIM模型拆分作業及3D列印完成後整理，皆需考慮人力及溝通確認之時間成本，這些是在整合BIM與3D列印技術時需要考慮之重要因素。

整合BIM與3D列印將會是未來土木與建築工程應用之重要趨勢，國外在學術研究或實務導入都已經有顯著成果，同時有些公司會直接應用3D列印來建造建築工程，雖然應用與導入過程已遇到一些限制與困難，但BIM與3D列印技術之整合在未來工程溝通管理還是具備有相當多的研究空間與應用價值。