3D 打印機打印的黑森林房屋
他們希望創(chuàng)建一個 “能將人們聚集在一起、激發(fā)靈感并令人興奮 “的地方。企業(yè)家 Gabriele Siedle 和她已故的丈夫 Horst 的心血結(jié)晶 Siedle Haus 已經(jīng)變成了現(xiàn)實。
從 2024 年年底開始，富特旺根文化中心將向公眾開放兩位捐贈者令人印象深刻的藝術(shù)藏品。特別之處 在建筑的中心和博物館區(qū)內(nèi)，有一座按比例澆鑄的 Siedle 家族住宅。
voxeljet 使用大型 3D 打印機為這座獨特的建筑快速生產(chǎn)了 1067 個外墻模板構(gòu)件和矩陣。該聯(lián)合項目涉及眾多建筑事務(wù)所、規(guī)劃師和各行各業(yè)。這座雄心勃勃的新建筑由 Brandlhuber+Hotz+Architekten 公司負責(zé)實施，該公司是由柏林的 Arno Brandlhuber b+ 公司和弗萊堡的 hotz+architekten 公司合并而成，由 Michael Eichmann 領(lǐng)導(dǎo)。
Siedle 公司的歷史為 Siedle 之家奠定了基石
富特旺根位于黑森林中部，人口 9000 人。家族企業(yè) Siedle 自 1750 年起就在這里生產(chǎn)，該地區(qū)在鐘表和精密機械產(chǎn)品制造方面有著悠久的歷史。Siedle 公司最初是在黑森林的一棟房子里為鐘表制造廠生產(chǎn)鑄件，1870 年新工廠建成后，公司轉(zhuǎn)變?yōu)橐患夜I(yè)企業(yè)。如今，Siedle 以其樓宇通訊技術(shù)、家庭和門禁系統(tǒng)而聞名于世。
從想法...
20 世紀(jì) 80 年代，現(xiàn)任總經(jīng)理 Gabriele Siedle 和她的丈夫 Horst 開始收藏藝術(shù)品。他們的大量收藏包括古典現(xiàn)代主義作品，如巴勃羅-畢加索（Pablo Picasso）和恩斯特-路德維希-基什內(nèi)爾（Ernst Ludwig Kirchner）的作品，由慈善機構(gòu) Horst 和 Gabriele Siedle 藝術(shù)基金會所有。這些作品以及各種藝術(shù)和教育形式今后將在 Siedle Haus 展出。
......關(guān)于 "房中房 "的概念
Siedle House 內(nèi)部是以前現(xiàn)有建筑的混凝土鑄件。它構(gòu)成了建筑的核心，只有使用 3D 打印矩陣才能實現(xiàn)這樣的細節(jié)。voxeljet 利用快速成型技術(shù)，在極為詳細的掃描和 CAD 數(shù)據(jù)的幫助下，使這座以前破舊不堪的建筑得以永久保存。混凝土澆筑的外墻形成了 “屋中屋”。原建筑倒置的外立面現(xiàn)在是新展覽空間的內(nèi)立面，里面收藏著藝術(shù)品。
內(nèi)部則是一座氣勢恢宏的木結(jié)構(gòu)建筑，跨度達 25 米，屋頂區(qū)域幾乎直達地面，就像經(jīng)典的黑森林房屋一樣。周圍是高達 13 米的玻璃幕墻，將整個建筑包圍起來，使其既開放又易于接近。
"為了最大限度地展現(xiàn)前住宅樓的細節(jié)，我們開發(fā)了一種迄今為止獨一無二的特殊工藝，這種工藝從未以這種形式和規(guī)模實現(xiàn)過"。
Michael Eichmann，建筑師hotz architekten
黑森林中的破舊房屋再次煥發(fā)數(shù)碼活力
現(xiàn)存老建筑的混凝土澆鑄體如今已成為 Siedle House 的核心部分。瑞士 jbks 實驗室采用激光測量和攝影測量相結(jié)合的掃描工藝，以數(shù)字方式捕捉了房屋的外立面。”hotz architekten 公司的首席建筑師 Michael Eichmann 解釋說：”為了最大限度地還原前住宅樓的細節(jié)，我們開發(fā)了一種迄今為止獨一無二的特殊程序，以前從未以這種形式和尺寸實施過。
由此產(chǎn)生的數(shù)字和詳細的三維外墻圖像為 voxeljet 提供了生產(chǎn)大幅面模板的基礎(chǔ)。這些模板揭示了舊外墻特有的木瓦以及任何裂縫、孔洞甚至苔蘚。
西德爾之家的核心部分來自 voxeljet
只有 voxeljet 的 3D 打印技術(shù)才能將數(shù)字理論轉(zhuǎn)化為可見的實踐。根據(jù) CAD 數(shù)據(jù)集，增材制造專家逐層創(chuàng)建了 Siedle 房屋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。打印總面積為 720 平方米，由大約 425 千兆字節(jié)的 CAD 數(shù)據(jù)創(chuàng)建而成。為此，自 2021 年 9 月起，高精度數(shù)據(jù)在 voxeljet 使用三維砂型打印工藝打印在 1067 塊歐洲托盤大小的模板基板上。在大約 10 個月的時間里，大型 3D 打印機以如此精細和精確的方式再現(xiàn)了 Siedle 大廈內(nèi)部的情況。因此，voxeljet 將所有參與人員對細節(jié)的熱愛轉(zhuǎn)移到了獨特模板的快速成型制造中。
粘合劑噴射工藝可產(chǎn)生 150 000 升詳細的瓦片印模
該項目使用了粘合劑噴射打印工藝，特別是 voxeljet 公司的 VX4000 工業(yè)三維打印機，它是世界上最大的砂型三維打印系統(tǒng)之一。該打印機占地面積為 4x2x1 米，打印體積約為 8 立方米。 因此，每個厚度約為 20 厘米的模板矩陣形成了總體積超過 150,000 升的繪圖砂。整個打印工作包括約 22 個完全打印好的 VX4000 紙箱。
在打印過程中，涂布機（即所謂的再涂布機）會在構(gòu)建平臺上涂布一層 300 微米薄的石英砂。然后，打印頭在涂層平臺上移動，將粘合劑精確地打印到需要創(chuàng)建矩陣的區(qū)域，并選擇性地將沙子粘合在那里。打印完一層后，重涂器和打印頭正好提升一層厚度，然后打印下一層。如此反復(fù)，直至部件完全打印完畢。然后將其拆包，即從打印床上抬起，清除未打印的沙子。
在外墻建筑領(lǐng)域，粘結(jié)劑噴射工藝現(xiàn)已成為領(lǐng)先的添加劑技術(shù)之一。由于它的高生產(chǎn)率和可擴展性，即使是大型和高度復(fù)雜的項目，如 Siedle House，也能以極低的成本和極高的精確度完成。
精度超越傳統(tǒng)制造
傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)無法實現(xiàn) voxeljet 借助三維打印技術(shù)再現(xiàn)的細節(jié)和復(fù)雜程度。得益于精細的打印技術(shù)，即使是正面木梁的年輪也能一眼辨認出來。在 voxeljet 打印的深黑色黑森林木瓦中，前住宅樓的不完美是房間的決定性美感。印刷矩陣中的功能性凹槽可用于未來博物館的照明和照相機。因此，無需在建筑工地上進行后續(xù)處理。
隨后，所有 1067 塊基板都用環(huán)氧樹脂進行了加固，使每塊基板在后續(xù)加工步驟中更加穩(wěn)定。隨后，Reckli 公司用一種特殊的聚氨酯泡沫塑料對基底進行成型，Wackerbau 公司用一種非常細膩的白色混凝土對基底進行澆注，從而使住宅樓中的所有瑕疵都得到了均勻的處理。就這樣，老房子的底片最終誕生了。
與眾不同的建筑快速成型技術(shù)
增材制造在建筑領(lǐng)域發(fā)揮作用已有相當(dāng)長的時間。大多數(shù)方法和技術(shù)都側(cè)重于直接打印混凝土，而 voxeljet 則提出了通過打印模板表皮將 3D 打印與混凝土澆注相結(jié)合的想法。在過去的八年里，這家打印專家一直在穩(wěn)步發(fā)展這種方法。在最初的測試和研究之后，在一個研究建筑工地上制作了 80 平方米的天花板，并在萊比錫的一個實際建筑工地上首次使用，涉及一個復(fù)雜的螺旋樓梯。
陡峭的經(jīng)驗曲線，加上 voxeljet 3D 打印服務(wù)中心每月 400 噸的打印能力，最終意味著 Siedle Haus 的結(jié)果也是令人信服的。除了藝術(shù)和文化功能之外，Siedle Haus 還令人印象深刻地展示了增材制造為建筑提供的獨特可能性，以及跨學(xué)科和手工藝是如何創(chuàng)造出一座令人印象深刻的獨特紀(jì)念碑的。
精度超越傳統(tǒng)制造
傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)無法實現(xiàn) voxeljet 借助三維打印技術(shù)再現(xiàn)的細節(jié)和復(fù)雜程度。得益于精細的打印技術(shù)，即使是正面木梁的年輪也能一眼辨認出來。在 voxeljet 打印的深黑色黑森林木瓦中，前住宅樓的不完美是房間的決定性美感。印刷矩陣中的功能性凹槽可用于未來博物館的照明和照相機。因此，無需在建筑工地上進行后續(xù)處理。
隨后，所有 1067 塊基板都用環(huán)氧樹脂進行了加固，使每塊基板在后續(xù)加工步驟中更加穩(wěn)定。隨后，Reckli 公司用一種特殊的聚氨酯泡沫塑料對基底進行成型，Wackerbau 公司用一種非常細膩的白色混凝土對基底進行澆注，從而使住宅樓中的所有瑕疵都得到了均勻的處理。就這樣，老房子的底片最終誕生了。
在社區(qū)項目中，合作就是一切
Gabriele 和 Horst Siedle 夫婦在富特萬根鎮(zhèn)的 30 多個行業(yè)中開展了密切而富有成效的合作，最終實現(xiàn)了他們的愿望。voxeljet 公司客戶招聘經(jīng)理兼項目經(jīng)理約爾格-卡爾特邁爾（J?rg Kaltmaier）對這一復(fù)雜的共同目標(biāo)給予了高度評價：”龐大的項目規(guī)模和細致的工作方法給我們留下了深刻印象。當(dāng)你看到 Siedle Haus 的實景時，你會很快意識到它不僅是藝術(shù)品，其本身也是一件獨一無二的藝術(shù)品。得益于各行各業(yè)、專家和專業(yè)人員之間的密切協(xié)調(diào)和良好互動，我們才得以共同實現(xiàn)這一獨一無二的時代愿景”。
文化藝術(shù)中心計劃于 2024 年底投入使用。以混凝土澆鑄為建筑核心的 Siedle Haus，如今已成為該地區(qū)和公司起源的標(biāo)志性建筑，令人印象深刻。因為 Siedle 公司的歷史也始于 18 世紀(jì)中葉，當(dāng)時是在黑森林的一棟房子里鑄造鐘和鐘表零件。
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