建造方式的革新：3D混凝土打印開啟高效結構的復興

來源：生態(tài)和綠色低碳混凝土

德國/荷蘭-Herrmann教授和Spaeth教授（呂貝克應用技術大學）是計算建模和數(shù)字結構設計領域的先驅，他們與3D混凝土打印專家Vertico和全球建筑材料領導企業(yè)西卡合作，在一項旨在融合尖端技術與傳統(tǒng)建筑原理的合作中，共同打造了這個開創(chuàng)性的亭子。這個創(chuàng)新項目通過將古老的結構原理與尖端的生產技術相結合，讓我們重新思考目前所使用材料建造的方式，為古老的結構原理注入了新的活力。

這個亭子展示了3D混凝土打印的力量，克服了傳統(tǒng)的制造限制。該產品在2023年Nordbau上揭曉，這是北歐最大的緊湊型建筑貿易交易會，位于石勒蘇益格-荷爾斯泰因州諾伊姆斯特。

△3D混凝土打印擠出機 來源: Vertico

結構的整體形狀是從基于結構模擬的計算找形過程產生的，該過程生成了一個僅壓縮的殼體結構。外殼幾何形狀被鑲嵌成平面六邊形瓷磚，以便在平面印刷床上進行高效打印。鑲嵌方法也簡化了單個石塊之間的連接接縫。雖然傳統(tǒng)的砌磚通過均勻磚塊之間的錐形砂漿接縫產生曲率，但六邊形的曲率是由每個六邊形石塊的單獨傾斜的周長產生的，這使得每塊石塊的整體形狀都有曲率，從而導致石塊之間的平行間隙。

△3D混凝土打印亭子，展示石頭。 來源: Vertico

由此形成的亭子由102塊互鎖石頭組成的圓頂組成，直徑跨度約4.5m。亭子的所有102塊不同的石頭均由 Vertico 通過3D打印在創(chuàng)紀錄的 2 天打印時間內而成。從設計到生產的全數(shù)字化過程及靈活的3D打印可以為石塊生成各種不同的幾何形狀，以及無需額外的努力即可獲得隨后的整體形狀。

亭子的主要亮點
結構效率：亭子是結構獨創(chuàng)性的證明。它遵循優(yōu)先考慮形式和功能的舊建筑原則。通過利用3D混凝土打印技術，有效結構的形狀變得具有成本效益。當我們走向一個潛在資源稀缺和建筑結構排放的時代時，材料的有效利用尤為重要。亭子旨在復興結構高效設計。

可拆卸設計：打破傳統(tǒng)的“建造和拆除”方法，這個亭子的設計著眼于未來。在2023年北歐Nordbau 展出后，該結構將被拆卸，然后在一個尚未公布的地點重新組裝。這種對“可拆卸設計”的承諾不僅減少了浪費，而且展示了可持續(xù)的施工方法。由于石塊之間的接縫僅受到壓縮力的作用，因此砂漿僅用于補償公差。因此，石塊的接觸表面涂有非粘合劑以消除張力的潛在傳遞，并更容易地拆卸。

△展品支撐結構 來源: Vertico

最佳材料使用：認識到材料性能的重要性，亭子在最有效的地方使用材料，在設計中消除彎矩，使用混凝土進行壓縮，使用鋼材進行拉伸。這是為了在未來進行戰(zhàn)略性材料選擇，最大限度地減少所用材料，提高結構的壽命和強度。

教育和實踐經驗：這座非凡亭子的建造和設計不僅是一項工程壯舉，也是一個獨特的學習機會。作為大學課程的一部分，建筑和工程課程的碩士生同樣積極參與其創(chuàng)建。這種實踐經驗為未來的建筑提供了寶貴的見解，培養(yǎng)下一代建筑師、工程師和建設者的成長。

呂貝克應用技術大學、Vertico和西卡之間的合作展示了技術如何能夠潛在地復興永恒的建筑原則，從而產生可持續(xù)、高效和美觀的結構。