비정형 건축물의 Digital Fabrication을 위한

설계 및 시공 BIM 통합 PROCESS

2014. 5

제 17회 ALL BIM 세미나

WITHWORKS ARCHITECTS & ENGINEERS

발표: 김성진(위드웍스 대표, 건축사)

3D Modelling

Structural Analysis

CNC Laser, Milling, Router

3D PRINTER

3D Scanning

Digital Architecture

1928 1950-1955

1959~1973 1993~1997

2003 ~2005 2012

온양제일교회, 1997

천년의 문, 2000

LONDON, 2001

T3, SPORTS CLUB, 2002

WITHWORKS PROJECT

Fine Ridge C.C Club House, 2004

금강대학교 도서관, 2006

TRI BOWL, 2008

사선곡률적용(1방향)

Sub structure (segment)

엠베드 플레이트

우수용 배수 설비

포스트 텐션 정착구

인천공항입구 조형물, 2010

국립해양박물관, 2010

국립생태원 생태체험관, 2011

CNC Laser 가공 T-Section 부재 제작 T-Section 조립 및 Unit 제작

Unit 인양 및 설치

The ARC, 2012

Before After

HOR & Bracing : 직선(1차) VER: 3차 곡선

ㅁ- Built Up Curved Tube

Geometry Optimization CNC Built Up Curved Tube System+ Node system PIPE BENDING

CNC Built Up Curved Tube System

Bottom Plate(Parallel to the surface)

스티프너 조립용 Tenon Hole

Top Plate(Parallel to the surface)

Side Plate(1-Way Curve)

좌표 제어용 스티프너

AL. 패널 지지용 Steel Pipe

Tenon Rib Plate

북경 올림픽경기장

ZAYED UNIVERSITY, Abu Dhabi

CNC Built Up Curved Tube System

• Node Connection (정밀주조)

• 스틸 파이프 (CNC 레이저 가공)

• Assembly (용접)

Tenon Joint Node Joint System

Node Connection System

내부 철골구조(TEKLA), 내부 건축+RC(Revit)

Shell Structure(CATIA) Sub Structure(CATIA)

Fabrication Modelling Management(Navisworks)

CNC DATA(Autocad)

Digital Fabrication_설계

Upstands & ETFE (Germany)

1. CNC LASER CUTTING 2. Part components cutted by CNC

4. Assembly using tenon connections 5. Welding for CNC Curved Tube

3. Sorting for Assembly

6. Production

Digital Fabrication_CNC 가공 및 제작

현장반입 Guide Beam 시공 Shell Structure 조립

ETFE 설치

Sub Structure 조립 Roof Structure 조립

Digital Fabrication_ 현장조립

구조 성능 실험 & Visual Mock Up

Visual Mock Up

구조성능실험-Built up Curved Tube 구조성능실험-Tenon Joint Node System

구조성능실험

Visual Mock UP

• 용접 성능 검토 • 제작 및 시공오차 체크 • Fabrication Detail 확정

가설 벤트 설치

Shell & Sub Structure 시공

Shell+Sub Structure+Upstands AL. Extrusion Profile 설치

Roof AL. Panel 시공

MBC 상암동 신사옥, 2013

3D SCAN DATA (Point Cloud ) Point Cloud + 철골 3D 제작도

기본 TYPE

AL. 패널고정용 브라켓 Sub Structure Unit 공법 Sub Structure Unit 시공

변형 TYPE 시공 이미지

세종시 정부종합청사 3단계 1구역, 2014

마름모 형상의 Twist 평면

평행 직선

꼬인 직선

평행 직선

[ 7F ]

[ 5F ]

[ 3F ]

St’l 파이프축

AL Profile 축

St’l 파이프

AL.창호 축방향

1차_수직+수평 2차_Unit Module

당 초 대 안 1 대 안 2

Twisted Panel Segment Panel Folded Panel

Planar 창호프레임과 AL패널 이격 절곡처리

Planar판넬 절곡처리

[ 판넬 전개도 ]

[ AL. 복합판넬 단면 ] 0.5T AL. 박판

6mm

CNC머신에 의한 정밀한 판넬 절단, 절곡 (제작)

3D 스캐너 통한 좌표제어 (시공)

▣ 재료검토

Unit Panel 취부용 AL. 브라켓

각도 및 시공 공차 흡수 디테일

AL쉬트 절곡 후 리벳조임

리벳 리벳

대안 [ AL. 복합판넬 ] 당초 [ AL. 쉬트 ]

복합판넬 절곡 후 리벳조임

정밀성이 떨어짐

STEP4_AL. 와플 유닛 설치공사 STEP3_유닛 설치를 위한 Sub Structure

STEP2_차수벽공사 & 창호공사 STEP1_Sub Structure 설치

기존 설계 대안 공법

가이드 플레이트 적용

제작 및 시공 동영상

UHPC(Ultra High Performance Concrete)

Mumbai international airport

Mucem Museum, France

DIGITAL FABRICATION 및 시공을 고려한 BIM 설계 엔지니어링

CNC Machine(Laser, Router, Plasma,…)을 활용한 비정형 3차원 형상제어

정밀한 수치제어에 의한 제작 및 시공 가능(시공오차 최소화, 시공품질 확보가능)

현재 항공, 선박, 자동차 산업 등에 다양하게 활용되어 지고 있음

Pre Fabrication 가능

Digital Fabrication

Digital Design

Digital Manufacturing

Construction & Management

Fabrication Engineering & Construction Document

• 형상디자인(Rhino, 3D MAX, MAYA,…)

• 3D Printing & Laser를 활용하여 디자인 진행

• 구조계획 • 마감재 계획 및 형상최적화 • 디테일 디자인 • Geometry 완성

• 마감재, 구조재 공장제작 • CNC 가공

• 현장 조립

‘[C] SPACE’ Digital Fabrication

2014 인천아시안 게임, 계양경기장

2014 인천아시안 게임, 십정경기장

부산영화의 전당

북서울 꿈의 숲 전망대

Tri Bowl

Tri Bowl

Burj Dubai

Kilden Performing Arts Centre

3D DESIGN + 3D SCANNING + 3D PRINTING

“ 필요는 발명의 어머니＂

D-SHAPE 3D Printer

Mobius Strip House, Janjaap Ruijssenaars, 네덜란드

3D PRINTING

3D Printing

3DSYSTEMS LINK

조형철골

비정형구간 1

비정형구간 2

3D Scanning

단순한 모델링 개념에서 벗어나 설계, 시공을 고려한 BIM엔지니어링이 되어야 함

BIM은 디자인, 엔지니어링을 완성하기 위한 도구여야 함 BIM을 위한 BIM(X)

“BIM + Digital Fabrication”

맺음말

THANK YOU

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WITHWORKS ARCHITECTS & ENGINEERS