用于可持续架构的 3D 打印:建筑中的零浪费,但形状完美、快速高效

3D 打印技术使建筑行业更容易适应不断变化的条件。AI 表项目是一个真正的符号。原材料价格上涨、供应链脆弱、时间压力加大以及环保意识最大:

建筑业正面临着各种层面不断变化的条件。尽管这个行业的工作流程数字化正在推进,但迄今为止,它更注重规划和管理任务,而不是从设计到实际结构元素的端到端数据驱动流程。先进的 3D 打印为面向未来的建筑项目奠定了必要的基础。

事实上,这些分支桌腿背后的理念不仅基于人类的创造性思维,还基于欧特克Fusion 360软件的人工智能功能,结合了强大的3D打印技术和传统的金属铸造。这个想法诞生于新加坡建筑智能研究实验室(AIRLAB),这是新加坡理工大学的设计研究实验室,在那里讨论了在使用最少材料的同时可靠地吸收桌面结构力的想法。选择的材料变成了青铜。因此,由聚甲基甲基酸酯(短PMMA)制成的正图案被3D打印出来,然后由德国著名的艺术铸造厂Strassacker将图案转换成铸件。为了铸造零件,铸造厂将 PMMA 图案塑造成符合高精度规格的陶瓷外壳。和最终产品可能出现的纤维一样,在稳定性方面,这些表腿完全等于坚固的构造。由于人工智能辅助设计和印刷铸造,材料投入显著减少,从而产生了差异。

纤维家具设计作为 3D 打印建筑元素的榜样

在来自西班牙的建筑学教授卡洛斯·巴翁和来自阿根廷的费利克斯·拉斯帕尔的指导下,AIRLAB致力于通过技术支持和尽量减少原材料的使用来实现高性能建筑。重点是数字设计和制造方法,如结构优化和 3D 打印,Baón 和 Raspall 希望在其中牢固树立建筑世界中的可持续性理念。表腿是在voxeljet的支持下创建的,它为各种类型和尺寸的设计和建设项目形成了蓝图。

"3D 打印为我们提供了从数字优化结构中创造真实产品的机会,而这种结构很难常规制造。"

Carlos Bañón, Co-Founder and Director - AIRLAB – Singapore

“3D 打印让我们有机会从数字优化结构中创造真正的产品,”Carlos Baón 解释道。”在传统制造工艺中,不可能根据软件在结构优化、重量减轻和高性能方面产生的值创建真实可用的组件。另一方面,凭借先进的 3D 打印技术,这很容易实现。Felix Raspall 补充道:”在建筑中,设计过程传统上从概念草图开始,然后导致一个技术含量很高的项目,最终进入生产阶段。通过将算法融入设计阶段,将 3D 打印融入制造阶段,我们开辟了完全不同的创意维度,具有新的形式和材料自由度水平。

"3D 打印为建筑世界带来可持续性"

对于建筑师和AIRLAB联合创始人卡洛斯·巴翁来说,有一件事是肯定的:”可持续发展是本世纪最紧迫的挑战,建筑业在这方面起着重要而重要的作用——仅仅是因为它的规模和产品寿命。研究人员将印刷铸件作为传统制造工艺的替代品,认为将与生产相关的能源消耗降低到4%至21%的潜力,最大的影响来自对原材料运输需求的大幅减少。好像这还不够,Felix Raspall 还看到 3D 打印为建筑界带来了前所未有的精度:”3D 打印在医疗技术或航空航天等领域尤其受欢迎,因为那里需要一毫米分数的最高精度。在建筑学中,这种适应性迄今很少重要,但在未来,3D 打印中可实现的结果可能会带来难以想象的新设计。

现在:想大点!

AI 桌项目是一个家具项目。虽然腿部的尺度使得它们不适合最直接的金属打印技术,但表的实际意义和代表什么可以很好地缩放。建筑的可持续性更高。”AI 表具有功能设计,能够传输所需的负载。这是一个示范,设计,优化和制造技术可以投入到创造性的行动。”从当前的趋势(如人口结构变化)来看,我们需要创造性的行动来克服未来的挑战。在 AIRLAB,我们研究数字技术,通过实施结构优化,实现材料使用减少到必要用途的设计。纵观整个建筑,有很多机会挑战当前建筑范式的统治。

将来,3D 打印中可实现的结果可能会带来难以想象的新设计。

费利克斯·拉斯帕尔,联合创始人兼董事 - AIRLAB – 智利

例如,3D 打印元素已在各种建筑工地上证明其实用性。在传统建筑中,近 80% 的材料用于天花板结构。通过将人工智能软件、3D砂印和混凝土铸造相结合,这种材料消耗也可以非常有效地针对。还有很多改进的余地,这正是卡洛斯·巴恩和费利克斯·拉斯帕尔想要的。两位建筑学教授在工作过程中已经尝试了多种3D打印技术,他们首先接触了voxeljet开发的为AI表项目生产投资铸造模型的过程。现在,他们已经在进行下一个项目,这与抛光青铜没有多大关系,而是与固体混凝土铸造有关。

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