(不是)只是另一堵墻的印刷品

3D打印與建筑的結(jié)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(fù)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(shè)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(lǐng)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(fù)雜的通風網(wǎng)絡(luò)，允許墻體在受控的情況下 “呼吸”。一個如此復(fù)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(yīng)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(shù)創(chuàng)造復(fù)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(lǐng)域。而這正是我們想通過Meristem墻展示的東西。”

流行。復(fù)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(fù)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ㄖo結(jié)構(gòu)成為可能。

通過結(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)性支持（可擴展以承載額外的負荷）
使用工業(yè)標準設(shè)備的綜合電力和照明設(shè)備
使用工業(yè)標準設(shè)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(fù)雜算法和設(shè)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(fù)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。

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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(luò)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(jié)構(gòu)和管道的高度復(fù)雜性。由于我們是在沙床上打印，這意味著在打印過程結(jié)束后，我們必須從粘合的結(jié)構(gòu)中清除所有未打印的沙子。因此，當我們打印帶有空腔的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。通過這個項目，我們真正測試了我們技術(shù)的復(fù)雜性的界限”。

由于voxeljet粘結(jié)劑噴射技術(shù)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(yīng)用而設(shè)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(shè)計元素、建筑部件、室內(nèi)建筑、衛(wèi)生用品或藝術(shù)。

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(shè)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(yīng)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(jié)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(shù)的理想選擇，但一旦出現(xiàn)稍微復(fù)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(shù)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(shù)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)。”

我們該何去何從？

一旦這些部件被打印、滲透和包裝，它們就會被送到威尼斯，在2021年威尼斯建筑雙年展上展出。在那里，安娜和大衛(wèi)將單個元素組裝成一個連接的墻。它的長度為1.25米，高度為2.1米，將在那里展出到11月21日。

“這個項目的雄心是要證明今天可以用這些技術(shù)制作一個建筑圍護結(jié)構(gòu)，而且由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)可以比傳統(tǒng)的墻體有顯著的附加值。” David總結(jié)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(shè)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(shè)計和增材制造在建筑領(lǐng)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(wù)。

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(shù)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(guān)于bioDigital matter實驗室
bioDigital matter是一個研究實驗室，探索生物學、設(shè)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(yīng)性來塑造我們的建筑環(huán)境：建筑的互動系統(tǒng)生成。

關(guān)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(shè)計師和藝術(shù)家生產(chǎn)高質(zhì)量的設(shè)計物品和藝術(shù)品，以及為建筑公司生產(chǎn)技術(shù)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。