苏黎世DFAB大厦安装有史以来最大的3D打印混凝土板

位于苏黎世ETH的DFAB建设项目正在进行中目的是利用所有最新的数字技术产生一个真正的三层楼的房子。在利用机器人添加剂沉积技术制造内部复杂结构的墙体和先进复合材料之后，苏黎世ETH公司的研究人员使用大幅面粘结剂喷射技术制造了一个80平方米的轻混凝土“智能板”实验室。这使得DFAB的房子成为世界上第一个使用3D砂印作为模板的全面建筑项目。

该板结合混凝土的结构强度和极限设计自由的粉末床(粘结剂喷射)三维打印。它最薄的一点只有20毫米厚，装饰上有肋，甚至没有传统混凝土天花板的一半重。它的设计是由苏黎世ETH数字建筑技术助理本杰明·迪伦伯格(Benj3D打印in Dillenburger)的研究组开发的，智能板是其中的核心元素之一。Eep‘s和Eawag在杜本多夫的研究和创新平台的住宅单元DFAB House。这座80平方米，15吨重的天花板由11个混凝土部分组成，并将下层与上面的两层木材体积连接起来。

只有在需要的时候才有足够的混凝土

我们已经覆盖了几十个建设3D打印项目：：3D混凝土打印目前正经历着建筑的繁荣，整个房屋已经层层打印。然而，对于SmartSlab项目，研究人员并没有自己制作3D打印的建筑组件，而是模板--即模具。为了达到这个目的，他们使用了一台大规模的3D砂印机。Voxeljet，这意味着产生的模子是由一种人工砂岩组成的。与分层混凝土打印工艺相比，其优点之一是高性能的纤维增强混凝土可以被使用并以毫米精度沉积。

模板生产是混凝土施工中劳动强度最大的一步，尤其是对非标准化构件而言.由于混凝土相对便宜，而且很容易丰富，所以建筑行业一次又一次地生产同样坚固的天花板是很有诱惑力的，但缺点是材料消耗过大，而且造成了大量的碳足迹。数字制造方法可以在这方面做出关键贡献：组件可以优化，使必要的稳定性与更少的材料。在3D打印中，组件的几何复杂性并不重要，也不会造成任何额外的成本--打印机只需打印被告知的内容。

计算设计坐标参数

迪伦伯格的研究小组开发了一个新的软件来制作模板元件，它能够记录和协调与生产有关的所有参数。除了房间尺寸等基本数据外，研究人员还对弯曲墙进行了扫描，精确到最后一毫米，这是混凝土天花板的主要支撑。使用该软件，人们可以调整板的几何形状，以便在每一点上，它只适用于结构所需的厚，以支持力流。SmartSlab项目负责人、Dillenburger小组的高级研究员Mania Aghaei Meibodi说：“我们没有画板，而是对它进行了编程。”“将所有这些方面与模拟规划协调起来是不可能的，特别是如此精确。”

如果你从下面看天花板，你会看到一个具有不同等级的有机装饰结构。主肋承载荷载，而较小的细丝肋主要用于建筑表达和声学。静力学和装饰品是齐头并进的。照明和洒水系统也被整合到楼板结构中。它们的大小和位置与规划软件类似。这样，建筑技术就优雅地消失在楼板中，占据了很少的空间。这在DFAB住宅项目中只节省了几厘米，但在高楼，这可能意味着几个额外的楼层可以安装在相同的高度。

在计算机上完成规划之后，只要按下按钮，就可以将制造数据导出到机器上。这就是几个行业合作伙伴在智能板(Smart Slab)中发挥作用的地方：克里斯腾格斯公司生产了高分辨率的三维打印砂模，由于打印和运输的原因，将其划分为托盘大小的部分，而另一种采用数控激光切割的方法制作了木材模板。后者形成了智能板的上部，并留下了中空的区域，以减少材料和重量，同时为电缆创造空间。

然后，第三家公司将两种混凝土模板组合在一起，先将纤维增强混凝土喷到砂模板上，产生下混凝土外壳的细密肋面，然后将剩余的混凝土浇筑到木模板中。

强烈感谢预应力

经过两周的硬化处理后，11个单独的混凝土段已准备好运往巢。由于进行了精确的规划和预制，施工现场的安装时间被缩短到最小：起重机将混凝土构件吊装在承重墙上，在承重墙上进行预应力。工人们将钢缆纵向和横向地拉过混凝土支架，进入模板中已经插入的通道。拉索的张紧大大增加了系统的承载能力。

迪伦伯格说：“在建筑工地上看到我们的元素是如何无缝地相互配合，以及与DFAB大楼现有组件的无缝配合，这是非常壮观的。”“这在一定程度上要归功于与我们的合作伙伴开展的出色的跨学科合作。我们在规划上投入的细致工作完全有了回报。“