Architektur: Drucken zu Hause auf dem 3D-Drucker — eine Realität? (12 photos)

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3D-Druck — eine der am meisten diskutierten Technologien der letzten Jahrzehnte. Einige betrachten ihn als den Beginn der Dritten industriellen Revolution, die anderen eher Nachteile sehen. Also wie Real ist das Siegel der Häuser auf dem 3D-Drucker? In diesem Artikel sprechen wir über das Niveau der Entwicklung der 3D-Druck in den verschiedenen Ländern und einen Blick auf die fragile Pavillons aus Verbundwerkstoff in China; konkrete Unterstützung in Italien, inspiriert von der klassischen Architektur, und «denkende» zu Hause in Deutschland.

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Was ist der 3D-Druck?Die Technologie des 3D-Printing erfand der amerikanische Ingenieur Chuck Hull (Chuck Hull). Er patentierte die diesen Prozess im Jahr 1986 und nannte ihn zuerst стереолитографией. Die Methode umfasste die Verbindung der Moleküle mit einem Laser zur Umwandlung von Polymeren in fester Form.

Die erste Anwendung der 3D-Druck hatte in der Automobilindustrie — mit Ihrer Hilfe begonnen, die so genannte «schnelle Prototypen». Der wichtigste Vorteil der Technologie besteht darin, dass zukünftig nicht notwendig war, die Gestaltung der Form, die erheblich reduziert die Kosten für die Projektierung. Darüber hinaus, verglichen mit dem Aussägen des Prototyps aus Holz, war deutlich weniger Abfall, denn bevor das gesamte restliche Material musste entsorgt werden. Im 3D-Drucker, die Objekte schichtweise gedruckt, in etwas Wiederholung der Idee von Inkjet-drucken auf Papier. Nur der Prozess wird mehrmals wiederholt, und statt der Tinte nehmen festere Material. Bei einer kleinen Verschiebung zwischen den Schichten erscheint das Volumen, oder, wie heute üblich zu sagen, der 3D-Effekt.

Materialien im 3D-Druck werden verschiedene, von den synthetischen Harzen und Kunststoff (meistens) auf Stahl und Beton. Heute die kompakten Modelle der 3D-Drucker immer häufiger erscheinen in Design-Studios, Schulen und sogar in Privathäusern.

Die massenweise Verwendung von 3D-Druck in China
China — ein Land, wo ausgezeichnete Grad gilt als ein Zeichen des Fortschritts auf allen Gebieten des Lebens. Daher ist es nicht verwunderlich, dass die größte architektonische Objekt, erstellt mit Hilfe eines 3D-Druckers, erschien in diesem Land. Pavillon «Vulkan» (auf dem Foto) wurde für Besucher geöffnet, im Jahr 2015 während der Beijing Design week (Beijing Design Week 2015). Die Autoren des Projekts waren die Architekten Xu Feng (Xu Feng) und Yu Lei (Lei Yu). Natürlich, Pavillon Länge 8,08 m und einer Höhe von 2,88 m gedruckt wurde, nicht auf einmal. Tatsächlich sammelten aus 1023 Einzelteilen jeweils gedruckt wurde auf dem 3D-Drucker.

Obwohl diese Leistungen fallen in das «Guinness-Buch der Rekorde», es zeigte auch, dass der Anwendungsbereich der 3D-Druck noch sehr begrenzt. Um ein ganzes Haus auf dem 3D-Drucker, der Drucker muss gigantisch sein oder zumindest in der Lage sein, die Fahrt entlang der speziell konstruierte Gerüste. Maßstab — das ist der Grund, warum der 3D-Druck befindet sich noch in einem frühen Stadium der Entwicklung in Sachen Architektur.

Wie druckt man das ganze Haus
Und dennoch Experten in Amsterdam von DUS Architects im Moment Schicht für Schicht druckt das Haus unter dem Namen Canal House. Die Fertigstellung des Projekts ist für 2017 geplant.

«In China ist auch schon ganze Häuser drucken auf den Drucker, sagt Dr. Jane Barry, Dozentin Labor Spatial Information Architecture Laboratory bei Melbourne königlichen technischen Hochschule. — Obwohl in diesem Stadium sind Sie immer noch feucht Aussehen». Sie meint ein Projekt der Firma Winsun, die bereits druckte mehrere Beton-Häuser in China. Dieses Projekt meistenteils als ein Beispiel, wenn es darum geht 3D-Druck in den Bau. Die Vertreter der Gesellschaft erklären, über die erheblichen Einsparungen. Also, im Vergleich mit einer traditionellen Konstruktion, auf Druck des neuen Hauses benötigt 60% weniger Material, 70% weniger Zeit und bis zu 80% weniger Arbeitsaufwand. Der Drucker selbst hat gigantische Ausmaße — 150х10х6,6 m!

Oder Bauprozess minimieren
«Die Frage ist, was verstehen Sie unter 3D-Druck», sagt Benedikt Готце, public-Relations Verbandes deutscher Architekten (Bund Deutscher Architekten). Sein Gutachten über 3D-Druck in der Architektur Weg von der Allgemeinen Euphorie: «die Idee über den Druck der Häuser ganz — die Fantasie der Kinder, es wird nie sein. Aber was wirklich passiert, ist eine digitale Kontrolle der Herstellung von Bauteilen in den Fabriken, wo Sie, wie früher, geliefert auf die Baustelle. Chinesische 3D-Häuser, die so oft als Beispiel, scheinen mir überflüssig Maßnahme im Kampf um Aufmerksamkeit».

Professor Jane Barry aus Melbourne technologischen sagt: «der Hauptvorteil von 3D-Druck in der Massenproduktion zu fertigen, sondern um die Möglichkeit der Erstellung eines individuellen Designs und der Vielfalt der Möglichkeiten. An unserer Universität legen wir besonderes Augenmerk auf den Druck von Metallen, zum Beispiel bei der Herstellung von Knotenpunkten der Elemente der Konstruktionen der gebude nach individuellen Maßstäben. Wenn Sie reduzieren Sie die Menge des Materials im fertigen Produkt, das dementsprechend sinken das Gewicht und die Belastung auf das Fundament, geschweige denn über die Einsparung der eingesetzten Energie. In dieser Ausgabe von 3D-Druck — eine echte Entdeckung, weil die Produktion von Knotenpunkten der Elemente der Konstruktion der Häuser auf andere Weise, z.B. durch Gießen, kann sehr teuer sein, und mit der neuen Technologie für einen viel kleineren Preis kann man sogar drucken Sie mehrere Ersatzteile für den Fall der Reparatur».

Benedikt Готце bezweifelt die Praktikabilität der Idee der 3D-Druck von Häusern: «all diese Begeisterung erinnert mich an die bemannte Raumfahrt — machbar, aber muss ich? Omega bisher baut die Werbung Speedmaster auf Grund der Tatsache, dass Sie waren auf dem Mond».

Aber die britische Architekturbüro Foster & Partners und die Europäische Agentur für Weltraumforschung können Wetten mit Готце über den Flug zum Mond. Sie studieren gemeinsam Ideen für den Einsatz von 3D-Druck auf der Mondbasis im Rahmen des Projektes «Leben auf dem Mond» (Lunar Habitation), die vermutlich bereits abgeschlossen ist bis 2024.

Zurück auf die Erde
Obwohl Mondbasis von Foster & Partners, vielleicht ehrgeiziges der vorhandenen Programme auf der Erde gibt es auch Projekte, die würdig Ihre Aufmerksamkeit. Einer von Ihnen — Brücke in Amsterdam, der die Frucht der gemeinsamen Kreativität des Designers Йориса Лаармана (Joris Laarman), Unternehmen MX3D, die produziert 3D-Drucker, Druckköpfe Stahl-Objekte, Entwickler und CAD-Programme von Autodesk.

Beim Blick auf dieses Bild kann es scheinen, dass eine neue Stahlbrücke errichtet, die direkt auf dem Gelände, über dem Kanal Oudezijds Achterburgwal, aber tatsächlich es zu produzieren in der Werkstatt. Die Arbeit begann im Herbst 2015 in einem riesigen Raum, von der Gesellschaft gemieteten MX3D. Versuch und Irrtum Mitarbeiter versuchen zu drucken, die gesamte Struktur zu rekonstruieren. Der Abschluss der Bauarbeiten ist für 2017 geplant, dann gibt es nur nach einem Jahr sehen wir erste echte Stahlbrücke, vollständig gedruckt auf einem 3D Drucker und für den Allgemeinen Outdoor-Gebrauch, — ein weiteres Rennen um den Weltrekord.

Dieses kleine Detail zeigt, wie die Brücke Aussehen wird, nachdem der Prozess abgeschlossen ist 3D-Druck. Zwei unbestrittenen Vorteile von Print aus Stahl bestehen darin, dass im Vergleich mit spritzgegossenen Konturen sind organisch und rieselfähigen, und die Abwesenheit der Notwendigkeit zu produzieren Spritzguß-Werkzeuge reduziert die Produktionskosten.

WASProject

Die zierliche drucken von Beton in Italien
Die Zusammenarbeit der Universität von Neapel und des Unternehmens WASP, die sich mit modernen Technologien, erlaubt kombinieren die Schönheit der italienischen Architektur mit modularer Technik.

Das Unternehmen WASP wurde im Jahr 2012 von der italienischen Unternehmer Massimo MORETTI. Ihre Haupttätigkeit konzentriert sich auf die Förderung von energiesparenden Bauweisen und die Unterstützung der Herstellung von Modulen auf dem Gelände. Zusammen mit Неапольским Universität seine Experten haben konkrete Unterstützung, die Sie drucken auf 3D-Drucker und den Einsatz in unterschiedlichsten Bauprojekten.

Domenico Аспроне (auf dem Foto), außerordentlicher Professor für Bauprojektierung in Неапольском der Universität, nahm an diesem Projekt als Ingenieur-Designer: «die Idee war, zu drucken gekrümmte Beton-Stütze, rationalisiert die Menge des verwendeten Betons und die Verringerung der Kosten für die Herstellung der komplizierten Schalung. Der Ansatz beruht auf der Trennung der Abstützung auf mehrere Beton-Segmente, die separat gedruckt und dann versammeln sich in einem einzigen monolithischen Element zusammen mit stahlarmierungen nach dem Prinzip Lego. Diese Methode berufen, erleichtern die Produktion von komplexen Bauteilen mit einer Vielzahl von Profil, was wiederum führt zu größerer Freiheit der Kreativität der Ingenieure und Konstrukteure», sagt er.

WASProject

«Die Segmente einzeln gedruckt werden. Sobald der Beton etwas ausgehärtet ist, in Ihnen stecken Bewehrungen, verstärkende Balken und die mehrere Segmente in eine ganze Stütze», sagt Domenico.

Gleichzeitig mit der bereits gut entwickelten Produktions-Spezialisten WASP Technologie entwickeln Pauschalbetrag Druck verstärkte stützen einer Länge von 3,2 M. zu diesem Zweck nutzen Sie Beton mit niedrigerem Viskositätsindex. «Hinter uns liegt mehr als hundertjährige Geschichte der Produktion von Betonwaren. Wir sind einfach angepasst, die bestehende Technologie unter 3D-drucken, sagt Domenico. — Heute verwenden wir Zement und andere Bindemittel, Z. B. umweltfreundliche verbindungen auf der Basis von Lehm (геополимеры) für die Erstellung von wasserdichten Produkte, die geeignet sind für den Bau von Abwasserkanälen».

Was sind die weiteren Pläne WASP? In Naher Zukunft werden Sie gehen, um zu drucken, eine Fußgängerbrücke, ein ähnliches Projekt Йориса Лаармана in Holland, aber nicht aus Stahl, sondern aus Beton.

ZAO «СПЕЦАВИА» 3D-Druck von Gebäuden

Dekorative Details aus Russland
Wie das italienische Unternehmen WASP, der russische Hersteller «Спецавиа» nutzt 3D-Drucker für die Fertigung von Betonprodukten.

Zu den wichtigsten Kunden des Unternehmens — Bauunternehmer. Generaldirektor Alexander Maslov erzählt von jenen Produkten, die gedruckt werden kann auf seine Drucker: «Drucker der Serie 06044 drucken können einzelne Strukturelemente einer Länge von bis 12,3 M. das ist mehr als genug für den Druck von Produkten mit komplexen Formen für den Bau und die Erledigung aller Arten von Türmen, Gewölben, Wänden und anderen dekorativen Elementen von Gebäuden. Bereits heute haben wir Erfahrung im Druck von Elementen der Landschaftsgestaltung, wie ein kleiner Pool und Spielplatz. Der Drucker kann zum drucken von Kaminen, Kaminöfen, Grills und anderen feuerfesten ERZEUGNISSEN aus каолиновых Mischungen».

ZAO «СПЕЦАВИА» 3D-Druck von Gebäuden

Wie Alexander sagt, aus technischer Sicht drucken das ganze Haus wäre es möglich, aber er bezieht sich auf diese Idee pragmatisch: «ich verstehe, wir reden über den Druck der einzelnen Elemente und deren anschließender Montage auf der Baustelle. Der Vorteil dieser Methode ist, dass Sie können übertragen die Produktion von teilen im Raum und verringern somit die Auswirkungen von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und so weiter. Und Nachteile — Kosten für Transport und erhöhten Bauzeit. Plus, die Montage der einzelnen Elemente — technologisch komplexer Prozess, der erfordert zusätzliche Lösungen zur Verbesserung des Entwurfs».

Trotz der Tatsache, dass Alexander hält sich für einen Pragmatiker und lieber nicht zu weit nach vorne schauen, er räumt ein, dass die neuen Bautechniken, wie die, dass bietet seine Firma in einigen Jahren werden ein integraler Bestandteil eines jeden Gebäudes.

Mutigen Blick in die Zukunft von Deutschland
Professor Akim Menges — Leiter des berühmten Instituts für Computer-Design (Institute for Computational Design) bei der Stuttgarter Universität. Die realen Möglichkeiten der neuen Technologie bereits gelten hier in vollem Umfang und Gegenstand der Studie in seinen Forschungsprojekten. Er wie kein anderer weiß, was Innovation ist eine Einladung hinterlassen alle alten Vorstellungen. «Zuerst haben Sie eine neue Erfindung zu bauen traditionelle Objekte, wie auch in China, wo der gewohnten Art von Haus bauen mit Hilfe von 3D-Druckern, sagt Akim Menges. — Aber auf der zweiten Stufe der Entwicklung erscheinen die Entwürfe, die Sie erstellen können nur durch neue Technologien».

Dies bedeutet zum Beispiel, dass «3D-Druck macht es möglich, die in der Konstruktion von komplexen geometrischen Formen ohne Erhöhung der Kosten oder Arbeitsaufwand». «Das Bewusstsein für diese Tatsache stellt eine neue Richtung in der Gestaltung», erklärt der Professor. Das auftreten von Computer-Programmen für 3D-Modellierung bereits veränderte ästhetik der Architektur, 3D-Druck — der nächste Schritt in diese Richtung.

Außerdem die gedruckten Elemente können physisch eine heterogene Schichten. «Wir haben die Möglichkeit, eine sehr komplexe Teile mit градиентными Eigenschaften, sagt Professor Menges. — Das heißt, der fertige Gegenstand kann eine weiche einerseits und festem andererseits aufgrund der Tatsache, dass in Multifunktionsdrucker direkt im Druckprozess mit verschiedenen Materialien».

Gebäude, die denken können
Im Moment Professor Menges beschäftigt sich mit der Entwicklung von Bauteilen, die die Form verändern kann, wie in der Natur. «Stellen Sie sich einfach die tannenzapfen. Während es wächst auf dem Baum, seinen Schuppen geschlossen, aber es lohnt sich auf den Boden fallen und trocknen, wie Sie offenbart, wie die Blütenblätter, sagt er. — Mit Hilfe von 3D-Druck können wir simulieren diesen Effekt mit verschiedenen Materialien, weiche und Feste, die anders reagieren auf atmosphärische Veränderungen, Z. B. Feuchtigkeit. So schaffen wir die baulichen Details, die klimatischen Bedingungen anzupassen, ohne das Bedürfnis nach der obligatorischen Kontrolle mit Hilfe von manuellen oder elektronischen VORRICHTUNGEN». Auf dem Foto — der Prototyp einer solchen Details.

Viele Menschen laufen noch einen Schritt nach vorne. «Heute ist viel die Rede von Industrie 4.0, mit anderen Worten, die vierte industrielle Revolution, sagt Professor Menges. — Es geht um die gegenseitige Durchdringung der materiellen und der digitalen Welt durch die sogenannten Cyber-physischen Systeme». In solchen Systemen die Software verbindet sich mit mechanischen und elektronischen Komponenten durch eine Dateninfrastruktur, wie Z. B. Internet (die Anhänger dieser Idee gerne der Begriff «Internet der Dinge»). Diese Art von Bautechnik könnte völlig verändern, wie wir Leben, der gesamte uns vertraute alltägliche Welt.

Fazit: die 3D — Euphorie oder ein Nüchterner Blick auf die Zukunft?
Fans der neuen Technologie buchstäblich drängen uns an die Schwelle einer neuen ära. Wenn Wissenschaftler teilen werden seine Entwicklungen und die Technologie zur Verfügung, die jedem, 3D-Druck wirklich in der Lage, die Welt zu verändern. Die Produktion notwendigen Gegenstände bewegen kann in Küche und Wohnzimmer, und dann werden wir weniger die Umwelt belasten, da die Notwendigkeit der Beförderung und Transport von Gütern vielfach sinken.

Aber wenn wir reden über die Architektur, hier die Maße weiterhin ein ernsthaftes Hindernis für die weitere Entwicklung der Technologie. Außerdem eine Liste von Baustoffen, die durch eine Befüllung direkt im 3D-Drucker, noch sehr begrenzt.

Dr. Jane Barry und sagt über die ernste Konkurrenz der Technologien in der Bauindustrie: «Ich gehe davon aus, dass in den nächsten zehn Jahren die 3D-Druck entwickeln wird parallel mit anderen Technologien, aber das eigene Geld hätte ich investiert nicht in Ihr, sondern in Holzkonstruktion, ist der offensichtlichste Trend». Nach Ihrer Meinung, verklebt Mehrschicht-Holz mit prodolno-querlaufenden Anordnung der Schichten ist als «Sperrholz auf Steroiden». Dieses Material ähnelt der Beton in dem Sinne, dass von ihm können wir ein Haus bauen ganz ohne inneren Skelettes. Dies bedeutet, dass potenziell Haus können Sie bauen wird schneller und billiger. «Ich sage nicht, dass diese Technologien nicht nebeneinander bestehen können, fügt Sie hinzu. — Schließlich wird die 3D-Drucker tanken können und Material auf Basis von Holz».

Uns noch viel zu erforschen und zu erproben. Vielleicht haben wir und werden wir nicht drucken zu Hause auf dem Mond in Naher Zukunft, aber 3D-drucken, auf jeden Fall, wird es möglich, den Bau von Häusern komplexer geometrie. Schon ziemlich bald die Bestandteile von Gebäuden, die aus mehreren Materialien, in der Lage, zur Anpassung an den Klimawandel. In jedem Fall, die nächste Stufe in der Entwicklung der 3D-Druck von Häusern werden wir ungeduldig warten und bangen.

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