蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院推出采用 3D 打印模具的創(chuàng)新型可重復(fù)使用混凝土樓梯

2024年10月16日,，南極熊獲悉,，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院與 ROK Architects 合作，通過 Cadenza 混凝土樓梯引入了一種節(jié)省材料和循環(huán)施工的新方法,。該樓梯安裝在瑞士杜本多夫的 NEST 大樓內(nèi),，展示了一種新穎的制造方法，可最大限度地減少浪費(fèi)并允許將來重復(fù)使用,，體現(xiàn)了可持續(xù)性和建筑創(chuàng)新的原則,。

△Cadenza是一個(gè)混凝土樓梯,，設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了材料減少和循環(huán)利用。（圖片來源：Zooey Braun）

可重復(fù)使用,、減少浪費(fèi)的設(shè)計(jì)

Cadenza 樓梯是作為實(shí)驗(yàn)性NEST 建筑的一部分而設(shè)計(jì)的,，具有 16 個(gè)預(yù)制混凝土臺(tái)階，呈光滑的螺旋狀排列,。這些臺(tái)階均采用由碳纖維增強(qiáng) PET 塑料制成的單個(gè) 3D 打印模具生產(chǎn),，與傳統(tǒng)的一次性混凝土模板相比，可顯著減少浪費(fèi),�,？芍貜�(fù)使用的模具確保可以高效地創(chuàng)建多個(gè)臺(tái)階,，而無需額外的制造工藝,。

臺(tái)階厚度僅為 20 毫米，采用超高強(qiáng)度鋼纖維增強(qiáng)混凝土制成,。得益于先進(jìn)的材料優(yōu)化技術(shù),，每個(gè)臺(tái)階重量?jī)H為 45 公斤，比傳統(tǒng)混凝土臺(tái)階輕 60%,。

△樓梯可在現(xiàn)場(chǎng)輕松組裝,，無需重型機(jī)械。（圖片來源：Zooey Braun）

實(shí)現(xiàn)精確和高性能的數(shù)字化工具

該項(xiàng)目由蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院數(shù)字建筑技術(shù)小組負(fù)責(zé)人 BenjaminDillenburger 領(lǐng)導(dǎo),，利用數(shù)字化設(shè)計(jì)到生產(chǎn)框架來實(shí)現(xiàn)高精度和材料效率,。“數(shù)字化工具為定制混凝土結(jié)構(gòu)提供了顯著優(yōu)勢(shì),，”Dillenburger 說,。“這種方法減少了浪費(fèi),，提高了結(jié)構(gòu)性能,，同時(shí)允許建筑表達(dá)�,！�

蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和ROK Architects開發(fā)的計(jì)算工作流程使樓梯可以在場(chǎng)外組裝并在狹小空間內(nèi)安裝,，無需重型機(jī)械，使其成為改造和其他受限環(huán)境的理想解決方案,。

△樓梯位于Nest 大樓內(nèi),。（圖片來源：Zooey Braun）

可持續(xù)循環(huán)建筑

Cadenza 樓梯的設(shè)計(jì)充分考慮了循環(huán)性。樓梯的臺(tái)階采用干式連接固定,，便于拆卸并在未來的項(xiàng)目中重復(fù)使用,。樓梯還采用了記憶鋼后張緊系統(tǒng)，通過加熱激活，將臺(tái)階緊緊地固定在一起,。這種創(chuàng)新系統(tǒng)節(jié)省了空間并簡(jiǎn)化了安裝,，同時(shí)還確保了結(jié)構(gòu)可以拆卸重復(fù)使用。

將鋼筋加入混凝土臺(tái)階中,，這在 3D 打印中通常具有挑戰(zhàn)性,，但這進(jìn)一步提高了樓梯的耐用性和長(zhǎng)期可持續(xù)性。該項(xiàng)目使用的超高強(qiáng)度混凝土預(yù)計(jì)使用壽命長(zhǎng),，通過抵消混凝土生產(chǎn)通常產(chǎn)生的高碳排放,，有助于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

△這些臺(tái)階是用一個(gè)可重復(fù)使用的 3D 打印模具制作的,。照片由 DBT 的 Andrei Jipa 拍攝

突破建筑技術(shù)的界限

Cadenza 樓梯是蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院在 NEST 大樓不斷探索的尖端建筑技術(shù)的一部分,。之前的項(xiàng)目包括高分辨率混凝土板天花板、3D打印通風(fēng)管道和機(jī)器人木材施工方法,。

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展,，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的 Cadenza 樓梯體現(xiàn)了如何利用 3D 打印和數(shù)字工具來減少浪費(fèi)、增強(qiáng)可持續(xù)性并突破建筑設(shè)計(jì)的界限,。