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 個外墻模板構件和矩陣。該聯(lián)合項目涉及眾多建筑事務所、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 領導。

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，公司轉變?yōu)橐患夜I(yè)企業(yè)。如今，Siedle 以其樓宇通訊技術、家庭和門禁系統(tǒng)而聞名于世。

從想法...

20 世紀 80 年代，現(xiàn)任總經(jīng)理 Gabriele Siedle 和她的丈夫 Horst 開始收藏藝術品。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 Horst 和 Gabriele Siedle 藝術基金會所有。這些作品以及各種藝術和教育形式今后將在 Siedle Haus 展出。

......關于 "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，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，里面收藏著藝術品。

內(nèi)部則是一座氣勢恢宏的木結構建筑，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。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 打印技術才能將數(shù)字理論轉化為可見的實踐。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)部結構。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，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。

在外墻建筑領域，粘結劑噴射工藝現(xiàn)已成為領先的添加劑技術之一。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)技術無法實現(xiàn) voxeljet 借助三維打印技術再現(xiàn)的細節(jié)和復雜程度。得益于精細的打印技術，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

增材制造在建筑領域發(fā)揮作用已有相當長的時間。大多數(shù)方法和技術都側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，涉及一個復雜的螺旋樓梯。

陡峭的經(jīng)驗曲線，加上 voxeljet 3D 打印服務中心每月 400 噸的打印能力，最終意味著 Siedle Haus 的結果也是令人信服的。除了藝術和文化功能之外，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，以及跨學科和手工藝是如何創(chuàng)造出一座令人印象深刻的獨特紀念碑的。

精度超越傳統(tǒng)制造

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）對這一復雜的共同目標給予了高度評價：”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。當你看到 Siedle Haus 的實景時，你會很快意識到它不僅是藝術品，其本身也是一件獨一無二的藝術品。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)和公司起源的標志性建筑，令人印象深刻。因為 Siedle 公司的歷史也始于 18 世紀中葉，當時是在黑森林的一棟房子里鑄造鐘和鐘表零件。

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