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作為世界第一幕墻生產(chǎn)和使用大國(guó)，各種曲面造型、復(fù)雜多樣的幕墻工程在我國(guó)都有展現(xiàn)。從國(guó)家速滑館“冰絲帶”等大型公共建筑，到富有設(shè)計(jì)感的現(xiàn)代高層或小型建筑，曲面幕墻這一跨越式的墻體技術(shù)，在建筑領(lǐng)域已漸成席卷之勢(shì)。

隨著人們對(duì)高端、個(gè)性化幕墻的需求提升，曲面尤其是雙曲鋁板等創(chuàng)新型幕墻材料迎來(lái)了廣闊的發(fā)展空間。它憑借優(yōu)異性能、獨(dú)特的美學(xué)效果等，尤其適用于設(shè)計(jì)復(fù)雜、有較高視覺(jué)要求的建筑項(xiàng)目。

然而，多樣化、復(fù)雜化的曲面空間設(shè)計(jì)也為板材加工和幕墻施工提出了更高的要求。如何在有效控制生產(chǎn)周期和成本的前提下，高度還原曲面幕墻的靈動(dòng)設(shè)計(jì)之美？這是一項(xiàng)新的挑戰(zhàn)。

技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。本期案例，我們一起探索下3D數(shù)字化技術(shù)在建筑幕墻領(lǐng)域的引入，是如何幫助實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)源頭到最終施工的無(wú)縫銜接和精準(zhǔn)控制，同時(shí)帶來(lái)生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)業(yè)效率的雙重升級(jí)。

加工預(yù)制階段

幕墻用鋁板是一種預(yù)制板材，需要在工廠預(yù)制成型后，在現(xiàn)場(chǎng)再進(jìn)行拼裝。為了確保后期對(duì)建筑設(shè)計(jì)意圖的還原實(shí)現(xiàn)，對(duì)工廠預(yù)制的精度要求很高。

曲面鋁板特殊的結(jié)構(gòu)，相比常規(guī)平板鋁材，加工更具挑戰(zhàn)性。傳統(tǒng)以模線、樣板、表面樣件等為制造依據(jù)的協(xié)調(diào)方式不再滿足復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)短周期、低成本的生產(chǎn)需求。在此情況下，數(shù)字化的3D激光掃描技術(shù)為雙曲鋁板的加工生產(chǎn)提供了既便捷高效又全面精準(zhǔn)的檢測(cè)手段。

01、加工過(guò)程指導(dǎo)——高亮異形不銹鋼板

在折彎、切割、沖壓等加工環(huán)節(jié)，3D激光掃描設(shè)備憑借手持便攜的優(yōu)勢(shì)，能夠隨時(shí)隨地介入開(kāi)展掃描檢測(cè)工作。如圖所示，我們采用HyperScan智能光學(xué)跟蹤掃描儀，工件表面無(wú)需貼點(diǎn)，也無(wú)懼金屬表面的高亮反光性，通過(guò)非接觸方式掃描可快速獲取異形加工件完整的3D數(shù)據(jù)。

將掃描數(shù)據(jù)與理想模型對(duì)比，一目了然的色譜偏差報(bào)告可幫助質(zhì)檢人員快速識(shí)別和修正超差部位，并為下一步加工提供精確的數(shù)據(jù)參考。在加工全過(guò)程中通過(guò)提供實(shí)時(shí)的檢測(cè)指導(dǎo)，可以精準(zhǔn)把控生產(chǎn)加工的精度與質(zhì)量。

02、成型質(zhì)量檢測(cè)——深色雙曲鋁板

對(duì)于加工成型并完成噴涂的的雙曲鋁板，無(wú)論表面是深黑色還是彩色，HyperScan同樣可以即刻開(kāi)掃，工件表面無(wú)需做任何處理。600×500mm大幅面高效掃描，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，所見(jiàn)即所得。相比傳統(tǒng)的人工模板比對(duì)檢測(cè)方式，不但操作更簡(jiǎn)單，檢測(cè)更快速，而且有效避免了人為誤差的影響。

通過(guò)智能三維檢測(cè)模塊，可以直接測(cè)出雙曲鋁板的各類幾何特征參數(shù)，也可以通過(guò)自動(dòng)3D比對(duì)創(chuàng)建色譜偏差分析圖，同時(shí)支持用戶自定義報(bào)告。數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，報(bào)告直觀易讀，從而將質(zhì)量控制與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)提升至新的層次。

此外，相比傳統(tǒng)的文字描述和二維圖紙，數(shù)字化、可視化的檢測(cè)報(bào)告不但便于存檔、分享和追溯，在產(chǎn)品交付時(shí)也能顯著增強(qiáng)客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的信任度和滿意度。

拼裝建造階段

在工廠預(yù)制好的鋁板，到建筑現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)需要匹配龍骨與模型坐標(biāo)點(diǎn)，然后把預(yù)制好的板材像拼積木一樣安裝固定到金屬龍骨上，為建筑“穿上美麗的外衣”。

對(duì)于曲面幕墻而言，尤其當(dāng)采用復(fù)雜的雙曲鋁板時(shí)，傳統(tǒng)手工調(diào)整方法難度極高。在拼裝建造過(guò)程中運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)，則可以極大地提高人、材、機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，降低建造成本，提高工程質(zhì)量。

01、單元拼裝檢測(cè)——戶外高亮曲面鋁板

對(duì)于單元式的幕墻建造，在現(xiàn)場(chǎng)安裝前需要預(yù)制組裝好單元板塊，并嚴(yán)格控制其組裝精度。如圖所示是由弧型鋁板和平面鋁板拼接而成的單元板塊，在戶外條件下，HyperScan依然可以精準(zhǔn)捕獲高亮表面的完整3D數(shù)據(jù)。

▲曲面分析

▲拼裝縫隙尺寸分析

將掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入第三方檢測(cè)軟件，可對(duì)單元板塊的外形尺寸、曲面及拼裝縫隙等進(jìn)行全面的智能化分析，精準(zhǔn)指導(dǎo)糾正拼裝偏差。高標(biāo)準(zhǔn)化的組裝精度，有效避免了后期建造過(guò)程中單元板塊之間的裝配困難和滲漏風(fēng)險(xiǎn)，大大提升施工速度和工程質(zhì)量。

02、三維掃描建模用于安裝指導(dǎo)——深色薄壁雙曲鋁板

對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)的雙曲鋁板，在運(yùn)輸或搬運(yùn)過(guò)程中可能產(chǎn)生一定程度的變形，為確保建造質(zhì)量，在安裝前對(duì)板材進(jìn)行掃描獲取其3D數(shù)據(jù)，與數(shù)模比對(duì)確認(rèn)變形是否合格，可以從源頭上把好質(zhì)量關(guān)。

而對(duì)于施工難度和工藝要求極高的雙曲鋁板幕墻系統(tǒng)，利用三維激光掃描結(jié)合BIM（建筑信息模型）技術(shù)，進(jìn)行虛擬預(yù)拼裝，可以提前發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行精細(xì)化調(diào)整，以保證實(shí)際施工時(shí)的無(wú)誤對(duì)接。

在安裝施工階段，可以借助3D激光掃描設(shè)備，幫助實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的裝配定位，大幅提升施工速度。另外，還可以階段性地對(duì)已安裝完成的部分進(jìn)行掃描比對(duì)，精確驗(yàn)證實(shí)際安裝與設(shè)計(jì)模型的一致性，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正安裝偏差。

延伸應(yīng)用

推動(dòng)設(shè)計(jì)數(shù)字化、可視化：

設(shè)計(jì)師可以根據(jù)掃描所得的真實(shí)3D信息，逆向優(yōu)化雙曲鋁板等復(fù)雜曲面形態(tài)，大大縮短設(shè)計(jì)周期，同時(shí)提升設(shè)計(jì)成果的數(shù)字化、可視化交付能力。

推動(dòng)加工生產(chǎn)智能化、綠色化：

通過(guò)激光掃描獲取原材料或初步加工的鋁板的高精度3D數(shù)據(jù)，可直接用于指導(dǎo)數(shù)控機(jī)床等智能化設(shè)備進(jìn)行精密加工，優(yōu)化切割路徑，減少?gòu)U料產(chǎn)生，降低因反復(fù)調(diào)整導(dǎo)致的資源消耗。

讓后期維護(hù)、改造擴(kuò)建有據(jù)可依：

3D激光掃描為數(shù)字化檔案管理提供了有效手段，當(dāng)曲面幕墻未來(lái)面臨修復(fù)維護(hù)、改造擴(kuò)建等需求時(shí)，可以快速提供數(shù)據(jù)參考，進(jìn)而指導(dǎo)新雙曲鋁板或其他曲面材料的精確復(fù)制和生產(chǎn)。

結(jié)語(yǔ)

從設(shè)計(jì)到施工，每個(gè)環(huán)節(jié)的精益求精，確保了最終建成效果對(duì)設(shè)計(jì)的高度還原。三維激光掃描技術(shù)已經(jīng)深度滲透到曲面幕墻的全生命周期管理中，推動(dòng)建筑幕墻行業(yè)向著精細(xì)化、數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展，拓展了數(shù)字幕墻新空間，為高質(zhì)量、高效率的現(xiàn)代化建筑幕墻產(chǎn)業(yè)提供了創(chuàng)新升級(jí)的技術(shù)支撐。