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是一個混凝土樓梯，設(shè)計時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、減少浪費的設(shè)計

Cadenza 樓梯是作為實驗性NEST 建筑的一部分而設(shè)計的，具有 16 個預(yù)制混凝土臺階，呈光滑的螺旋狀排列。這些臺階均采用由碳纖維增強(qiáng) PET 塑料制成的單個 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。可重復(fù)使用的模具確保可以高效地創(chuàng)建多個臺階，而無需額外的制造工藝。

臺階厚度僅為 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)，每個臺階重量僅為 45 公斤，比傳統(tǒng)混凝土臺階輕 60%。

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

實現(xiàn)精確和高性能的數(shù)字化工具

該項目由蘇黎世聯(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)計到生產(chǎn)框架來實現(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，”Dillenburger 說。“這種方法減少了浪費，提高了結(jié)構(gòu)性能，同時允許建筑表達(dá)。”

蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和ROK Architects開發(fā)的計算工作流程使樓梯可以在場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)計充分考慮了循環(huán)性。樓梯的臺階采用干式連接固定，便于拆卸并在未來的項目中重復(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)省了空間并簡化了安裝，同時還確保了結(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期可持續(xù)性。該項目使用的超高強(qiáng)度混凝土預(yù)計使用壽命長，通過抵消混凝土生產(chǎn)通常產(chǎn)生的高碳排放，有助于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

△這些臺階是用一個可重復(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、增強(qiáng)可持續(xù)性并突破建筑設(shè)計的界限。