(不是)只是另一堵墻的印刷品
3D打印與建筑的結合已不再是一件新鮮事。增材制造為建筑師提供的優(yōu)勢也廣為人知。復雜的幾何形狀可以更容易實現(xiàn),成本可以節(jié)省,功能可以直接集成到設計和施工計劃中。
然而,這種功能的整合還可以走得更遠。由兩位瑞典創(chuàng)新建筑師大衛(wèi)-安德林和安娜-戈德亞領導的隆德大學的項目–Meristem墻,在不影響美學的情況下將功能提升到一個新的水平。
Meristem墻--向3D打印建筑致敬
當科學、創(chuàng)新和創(chuàng)意相遇時,三駕馬車被釋放出來,在已知和測試之外尋求功能整合的潛力。Meristem墻,建筑師Ana Goidea和David Andreen的項目,正是體現(xiàn)了這種三駕馬車,并作為3D打印建筑的前瞻性虛擬性的象征。
對增材制造的長期迷戀是促使大衛(wèi)和安娜創(chuàng)造出全新的、前所未有的東西的動力之一。一個整體的建筑,不僅包括功能性部件,如電線和水流的管道,而且還有一個優(yōu)化的表面,作為城市野生動物的棲息地,以及一個高度復雜的通風網(wǎng)絡,允許墻體在受控的情況下 “呼吸”。一個如此復雜和如此創(chuàng)新的項目完全適合增材制造。
雖然3D打印建筑是當今的一個熱門話題,但幾乎所有的商業(yè)應用都集中在效率、速度和降低成本上。我們相信,3D打印在建筑業(yè)中可以起到革命性的作用,但這需要對 "什么 "以及 "如何 "進行全面的反思。
David Andreen,建筑師
他的合作伙伴Ana Goidea補充說。”利用3D打印等技術創(chuàng)造復雜而獨特的形式和幾何形狀的能力,為美學、高效和令人難以置信的功能性建筑開辟了一個全新的領域。而這正是我們想通過Meristem墻展示的東西。”
流行。復雜、獨特、實用
將今天的建筑與20年前的建筑相比較,基本上是一樣的,就像將20年前的手機與今天的智能手機相比較。兩者都是在一個完全不同的聯(lián)盟中進行比賽。
“3D打印給建筑業(yè)帶來了兩個明顯的優(yōu)勢:創(chuàng)建形式上高度復雜的部件的能力,以及生產(chǎn)的每個部件都可以是獨一無二的。安娜解釋說:”通過儲存熱量和濕度、通過對流驅(qū)動氣流以及類似的機制,創(chuàng)造被動地利用當?shù)匚夂虻慕ㄖo結構成為可能。
通過結合這兩個優(yōu)勢,今天的建筑師有可能真正跳出盒子思考。Meristem展示了創(chuàng)造結構的可能性,它不僅支持房屋的建造,而且還影響房屋內(nèi)部和周圍的氣候,而不是字面上的建造一堵墻。
總而言之,Meristem墻包含了以下功能。
- 對自重的結構性支持(可擴展以承載額外的負荷)
- 使用工業(yè)標準設備的綜合電力和照明設備
- 使用工業(yè)標準設備的集成水管(PEX管)。
- 窗戶
- 分布式通風系統(tǒng),控制蓄熱和內(nèi)部濕度水平。用于控制的嵌入式執(zhí)行器和傳感器,沒有移動部件。
- 雨水徑流
- 一個外墻區(qū),作為多樣化的野生動物棲息地。
- 空氣過濾
- 內(nèi)部織物表面
創(chuàng)作過程
安娜和大衛(wèi)已經(jīng)在這個項目上工作了兩年多。在數(shù)字方面,這面墻是在隆德的bioDigital matter實驗室創(chuàng)建的,它是基于Ana和David開發(fā)的一系列復雜算法和設計過程。
許多建筑探索往往只依賴一種算法,最終這些項目被限制在這種算法的邏輯中,限制了復雜性和功能性的可能性。大衛(wèi)和安娜努力尋求一種方法,使墻在功能、表達和現(xiàn)有的建筑行業(yè)中遵循自己的邏輯,從一個確定的起點開始。為了做到這一點,他們需要大量的算法,相互連接并傳遞信息。在現(xiàn)代建模軟件和兩位建筑師的定制編程的幫助下,Meristem墻開始塑造并挑戰(zhàn)硬件和軟件的極限。但最終,CAD數(shù)據(jù)已準備好用于3D打印。
這里等待著下一個挑戰(zhàn)。這面墻的最大尺寸為1.25 x 2.1 x 0.7米,對于大多數(shù)現(xiàn)有的增材制造系統(tǒng)來說都太大了。最后,voxeljet公司的VX4000被指定為創(chuàng)建墻體的正確3D打印機,其建筑包絡線為4 x 2 x 1米。
“我們面臨的主要挑戰(zhàn)是精細的內(nèi)部結構和管道的高度復雜性。由于我們是在沙床上打印,這意味著在打印過程結束后,我們必須從粘合的結構中清除所有未打印的沙子。因此,當我們打印帶有空腔的結構時,這意味著它們總是充滿了未打印的沙子”,voxeljet的產(chǎn)品經(jīng)理Tobias Gruen解釋說。”為了緩解這種拆包和整理過程,我們打印了21個獨立的零件,這使得零件的整理和處理變得更加容易。David和Ana在合適的交叉點上對數(shù)據(jù)進行了切片,這樣部件就可以在以后進行組裝了。對我們來說,這是一個很好的實驗,探索我們可以打印和處理多薄的絲狀結構。通過這個項目,我們真正測試了我們技術的復雜性的界限”。
由于voxeljet粘結劑噴射技術最初是為金屬鑄造而開發(fā)的,所以打印出來的零件并不是為最終使用的應用而設計。而且,由于Meristem墻將在幾周后在威尼斯雙年展上展出,它們需要更強大、更耐用。
Sandhelden,一家位于奧格斯堡附近的公司,正是專門從事這一工作。轉(zhuǎn)移適合并準備用于最終用途的3D沙打印部件,如設計元素、建筑部件、室內(nèi)建筑、衛(wèi)生用品或藝術。
我以前從未見過這樣的項目,所以對我們來說,這確實是學習和測試極限的過程。我們對3D打印部件的個別后期處理非常專業(yè)。例如,我們創(chuàng)造了很多人道主義設計產(chǎn)品、雕塑或模具。但是,Meristem墻對我們來說是一個完全不同的挑戰(zhàn),在尺寸和應用方面是全新的東西。
Laurens Faure, CEOSandhelden
為了加強部件的穩(wěn)定性和抗拉強度,Sandhelden用環(huán)氧樹脂對部件進行了深度浸潤。由于壁厚只有0.5毫米,這些部件非常敏感,容易斷裂。滲透使部件具有更高的強度,以避免在運輸?shù)酵崴沟倪^程中出現(xiàn)斷裂,并在展示時保持長期穩(wěn)定。
“我們花了大約3天時間用環(huán)氧樹脂完全覆蓋墻壁,但最后,我們可以說對最終結果非常滿意。特別是3D混凝土打印目前是建筑業(yè)和一般建筑的一個非常大的話題。雖然相當經(jīng)典的外墻是這種技術的理想選擇,但一旦出現(xiàn)稍微復雜的幾何形狀或細節(jié),混凝土打印就不再是一個好的匹配。這正是我們看到粘合劑噴射技術的優(yōu)勢所在。大型部件可以以非常高的精度和準確性進行打印,即使是非常細小的細節(jié)。這種精度顯然足以滿足市場的需求。因此,粘合劑噴射技術特別適用于所有的元素,這些元素要么不能用經(jīng)典的制造工藝生產(chǎn),要么只能用大量的工作和成本來實現(xiàn)。”
“這個項目的雄心是要證明今天可以用這些技術制作一個建筑圍護結構,而且由此產(chǎn)生的結構可以比傳統(tǒng)的墻體有顯著的附加值。” David總結道。”3D打印可以為建筑業(yè)指明一條道路,為3D打印建筑創(chuàng)造重要的市場機會,這些建筑具有豐富的表現(xiàn)力和功能,并具有生態(tài)可持續(xù)性。”
Meristem墻是獨一無二的。這是肯定的。它的設計方式是獨特的,它的制造和后期處理方式是獨特的,它的所有功能和能力也是獨特的。它是一切,而不是 “僅僅是另一個墻的打印”。這也是為什么大衛(wèi)和安娜將繼續(xù)探索生成設計和增材制造在建筑領域的前沿,甚至可能將Meristem墻從一個獨特的作品發(fā)展成一個產(chǎn)品。
David Andreen是生物數(shù)字物質(zhì)實驗室的負責人,該實驗室是隆德大學建筑系的一個研究室和分支。他從事建筑和環(huán)境工程已經(jīng)超過16年,并在隆德大學擔任教學職務。
Ana Goidea在加拿大多倫多的瑞爾森大學開始了她的建筑學習,然后在2011年轉(zhuǎn)到米蘭的大學。她在哥本哈根的丹麥皇家美術學院完成了她的建筑碩士學位。自2019年起,她作為博士生在David Andreen團隊的生物數(shù)字物質(zhì)實驗室工作。
關于bioDigital matter實驗室
bioDigital matter是一個研究實驗室,探索生物學、設計和計算相互交織的現(xiàn)實情況。他們是尋求一個完全不同的未來的建筑師,在那里,自組織和涌現(xiàn)的原則通過控制論、有機物質(zhì)性和適應性來塑造我們的建筑環(huán)境:建筑的互動系統(tǒng)生成。
關于Sandhelden
Sandhelden是一家德國制造商,生產(chǎn)由沙子制成的浴室產(chǎn)品。此外,該公司還為國際設計師和藝術家生產(chǎn)高質(zhì)量的設計物品和藝術品,以及為建筑公司生產(chǎn)技術部件。整個產(chǎn)品系列都是在德國制造的。質(zhì)量符合最高標準。通過專門開發(fā)的基于工業(yè)3D打印工藝的制造流程,可以實現(xiàn)傳統(tǒng)生產(chǎn)流程中不可行的形狀。根據(jù)公司的座右銘 “改變觀念”,Sandhelden正在通過3D打印和后處理材料,改變?nèi)藗儗μ烊簧匙拥目捶ǎ蛊涑蔀槟陀煤涂沙掷m(xù)的物體。
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