3D 打印机打印的黑森林房屋

他们希望创建一个 “能将人们聚集在一起、激发灵感并令人兴奋 “的地方。企业家 Gabriele Siedle 和她已故的丈夫 Horst 的心血结晶 Siedle Haus 已经变成了现实。

从 2024 年年底开始，富特旺根文化中心将向公众开放两位捐赠者令人印象深刻的艺术藏品。特别之处在建筑的中心和博物馆区内，有一座按比例浇铸的 Siedle 家族住宅。

voxeljet 使用大型 3D 打印机为这座独特的建筑快速生产了 1067 个外墙模板构件和矩阵。该联合项目涉及众多建筑事务所、规划师和各行各业。这座雄心勃勃的新建筑由 Brandlhuber+Hotz+Architekten 公司负责实施，该公司是由柏林的 Arno Brandlhuber b+ 公司和弗莱堡的 hotz+architekten 公司合并而成，由 Michael Eichmann 领导。

Siedle 公司的历史为 Siedle 之家奠定了基石

富特旺根位于黑森林中部，人口 9000 人。家族企业 Siedle 自 1750 年起就在这里生产，该地区在钟表和精密机械产品制造方面有着悠久的历史。Siedle 公司最初是在黑森林的一栋房子里为钟表制造厂生产铸件，1870 年新工厂建成后，公司转变为一家工业企业。如今，Siedle 以其楼宇通讯技术、家庭和门禁系统而闻名于世。

从想法...

20 世纪 80 年代，现任总经理 Gabriele Siedle 和她的丈夫 Horst 开始收藏艺术品。他们的大量收藏包括古典现代主义作品，如巴勃罗-毕加索（Pablo Picasso）和恩斯特-路德维希-基什内尔（Ernst Ludwig Kirchner）的作品，由慈善机构 Horst 和 Gabriele Siedle 艺术基金会所有。这些作品以及各种艺术和教育形式今后将在 Siedle Haus 展出。

......关于 "房中房 "的概念

Siedle House 内部是以前现有建筑的混凝土铸件。它构成了建筑的核心，只有使用 3D 打印矩阵才能实现这样的细节。voxeljet 利用快速成型技术，在极为详细的扫描和 CAD 数据的帮助下，使这座以前破旧不堪的建筑得以永久保存。混凝土浇筑的外墙形成了 “屋中屋”。原建筑倒置的外立面现在是新展览空间的内立面，里面收藏着艺术品。

内部则是一座气势恢宏的木结构建筑，跨度达 25 米，屋顶区域几乎直达地面，就像经典的黑森林房屋一样。周围是高达 13 米的玻璃幕墙，将整个建筑包围起来，使其既开放又易于接近。

"为了最大限度地展现前住宅楼的细节，我们开发了一种迄今为止独一无二的特殊工艺，这种工艺从未以这种形式和规模实现过"。

Michael Eichmann，建筑师hotz architekten

黑森林中的破旧房屋再次焕发数码活力

现存老建筑的混凝土浇铸体如今已成为 Siedle House 的核心部分。瑞士 jbks 实验室采用激光测量和摄影测量相结合的扫描工艺，以数字方式捕捉了房屋的外立面。”hotz architekten 公司的首席建筑师 Michael Eichmann 解释说：”为了最大限度地还原前住宅楼的细节，我们开发了一种迄今为止独一无二的特殊程序，以前从未以这种形式和尺寸实施过。

由此产生的数字和详细的三维外墙图像为 voxeljet 提供了生产大幅面模板的基础。这些模板揭示了旧外墙特有的木瓦以及任何裂缝、孔洞甚至苔藓。

西德尔之家的核心部分来自 voxeljet

只有 voxeljet 的 3D 打印技术才能将数字理论转化为可见的实践。根据 CAD 数据集，增材制造专家逐层创建了 Siedle 房屋的内部结构。打印总面积为 720 平方米，由大约 425 千兆字节的 CAD 数据创建而成。为此，自 2021 年 9 月起，高精度数据在 voxeljet 使用三维砂型打印工艺打印在 1067 块欧洲托盘大小的模板基板上。在大约 10 个月的时间里，大型 3D 打印机以如此精细和精确的方式再现了 Siedle 大厦内部的情况。因此，voxeljet 将所有参与人员对细节的热爱转移到了独特模板的快速成型制造中。

粘合剂喷射工艺可产生 150 000 升详细的瓦片印模

该项目使用了粘合剂喷射打印工艺，特别是 voxeljet 公司的 VX4000 工业三维打印机，它是世界上最大的砂型三维打印系统之一。该打印机占地面积为 4x2x1 米，打印体积约为 8 立方米。因此，每个厚度约为 20 厘米的模板矩阵形成了总体积超过 150,000 升的绘图砂。整个打印工作包括约 22 个完全打印好的 VX4000 纸箱。

在打印过程中，涂布机（即所谓的再涂布机）会在构建平台上涂布一层 300 微米薄的石英砂。然后，打印头在涂层平台上移动，将粘合剂精确地打印到需要创建矩阵的区域，并选择性地将沙子粘合在那里。打印完一层后，重涂器和打印头正好提升一层厚度，然后打印下一层。如此反复，直至部件完全打印完毕。然后将其拆包，即从打印床上抬起，清除未打印的沙子。

在外墙建筑领域，粘结剂喷射工艺现已成为领先的添加剂技术之一。由于它的高生产率和可扩展性，即使是大型和高度复杂的项目，如 Siedle House，也能以极低的成本和极高的精确度完成。

精度超越传统制造

传统的生产技术无法实现 voxeljet 借助三维打印技术再现的细节和复杂程度。得益于精细的打印技术，即使是正面木梁的年轮也能一眼辨认出来。在 voxeljet 打印的深黑色黑森林木瓦中，前住宅楼的不完美是房间的决定性美感。印刷矩阵中的功能性凹槽可用于未来博物馆的照明和照相机。因此，无需在建筑工地上进行后续处理。

随后，所有 1067 块基板都用环氧树脂进行了加固，使每块基板在后续加工步骤中更加稳定。随后，Reckli 公司用一种特殊的聚氨酯泡沫塑料对基底进行成型，Wackerbau 公司用一种非常细腻的白色混凝土对基底进行浇注，从而使住宅楼中的所有瑕疵都得到了均匀的处理。就这样，老房子的底片最终诞生了。

与众不同的建筑快速成型技术

增材制造在建筑领域发挥作用已有相当长的时间。大多数方法和技术都侧重于直接打印混凝土，而 voxeljet 则提出了通过打印模板表皮将 3D 打印与混凝土浇注相结合的想法。在过去的八年里，这家打印专家一直在稳步发展这种方法。在最初的测试和研究之后，在一个研究建筑工地上制作了 80 平方米的天花板，并在莱比锡的一个实际建筑工地上首次使用，涉及一个复杂的螺旋楼梯。

陡峭的经验曲线，加上 voxeljet 3D 打印服务中心每月 400 吨的打印能力，最终意味着 Siedle Haus 的结果也是令人信服的。除了艺术和文化功能之外，Siedle Haus 还令人印象深刻地展示了增材制造为建筑提供的独特可能性，以及跨学科和手工艺是如何创造出一座令人印象深刻的独特纪念碑的。

精度超越传统制造

在社区项目中，合作就是一切

Gabriele 和 Horst Siedle 夫妇在富特万根镇的 30 多个行业中开展了密切而富有成效的合作，最终实现了他们的愿望。voxeljet 公司客户招聘经理兼项目经理约尔格-卡尔特迈尔（Jörg Kaltmaier）对这一复杂的共同目标给予了高度评价：”庞大的项目规模和细致的工作方法给我们留下了深刻印象。当你看到 Siedle Haus 的实景时，你会很快意识到它不仅是艺术品，其本身也是一件独一无二的艺术品。得益于各行各业、专家和专业人员之间的密切协调和良好互动，我们才得以共同实现这一独一无二的时代愿景”。

文化艺术中心计划于 2024 年底投入使用。以混凝土浇铸为建筑核心的 Siedle Haus，如今已成为该地区和公司起源的标志性建筑，令人印象深刻。因为 Siedle 公司的历史也始于 18 世纪中叶，当时是在黑森林的一栋房子里铸造钟和钟表零件。

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