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NEST是瑞士兩個(gè)研究機(jī)構(gòu)Empa和Eawag聯(lián)合開發(fā)的模塊化研究和創(chuàng)新建筑，目前他們正在通過多學(xué)科跨界合作開發(fā)一個(gè)新項(xiàng)目，名為STEP2（STEP2單元匯集了循環(huán)經(jīng)濟(jì)、工業(yè)化建造、數(shù)字制造以及建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和能源系統(tǒng)領(lǐng)域的創(chuàng)新；在該項(xiàng)目中，來自研究、建造行業(yè)的合作伙伴始終如一地致力于市場(chǎng)就緒的解決方案和流程，因此，所有創(chuàng)新都是以開放的方式沿著整個(gè)價(jià)值鏈推進(jìn)的）。目前，STEP2已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)重要的里程碑：通過3D打印模具技術(shù)和預(yù)應(yīng)力技術(shù)制造了一個(gè)在世界范圍內(nèi)獨(dú)一無二的樓梯，這項(xiàng)融合了預(yù)應(yīng)力的創(chuàng)新技術(shù)被命名為“Re-Fer”，是Empa團(tuán)隊(duì)的衍生產(chǎn)品，已通過了最后的原型測(cè)試。

通過跨界的合作與研發(fā)，共同踐行具有市場(chǎng)價(jià)值的目標(biāo)

定制化解決方案 Customized solutions

STEP2樓梯在計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)和最新3D打印技術(shù)的幫助下，為大家展示了令人印象深刻地混凝土結(jié)構(gòu)和制造方法。通過使用3D打印模板，可以創(chuàng)建比傳統(tǒng)定制模板更復(fù)雜的形狀，與此同時(shí)，所需材料的用量也可以顯著減少。

該進(jìn)程實(shí)現(xiàn)了具備超高細(xì)節(jié)定制化的混凝土解決方案，并且在各自的應(yīng)用領(lǐng)域能夠最佳地適配。此外，它在修復(fù)方面也具有巨大潛力，例如在歷史建筑翻新方面。

高復(fù)雜性 High complexity 

樓梯的設(shè)計(jì)靈感來自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院數(shù)字建筑技術(shù)學(xué)院主席。在此基礎(chǔ)上，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)為各個(gè)步驟開發(fā)了一個(gè)復(fù)雜的、基于參數(shù)的模板系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用3D打印制作。數(shù)字建筑技術(shù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Benjamin Dillenburger解釋道：“對(duì)我們來說，重要的是可以使用數(shù)字化制造，這樣我們就可以生產(chǎn)出極其精細(xì)的混凝土構(gòu)件。該系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)是模板在具有多步驟生產(chǎn)中的可重復(fù)使用性。同時(shí)，我們還必須考慮3D打印的要求和材料以及填充模板的條件?！?為了滿足所有這些要求，整個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)內(nèi)部的交流至關(guān)重要。

BASF Forward AM歐洲銷售總監(jiān)Anke Johannes表示：“對(duì)于BASF Forward AM來說，該項(xiàng)目是一個(gè)重要的里程碑，表明所使用的材料能夠滿足高要求，這有助于我們實(shí)現(xiàn)新的戰(zhàn)略目標(biāo)，即使用3D打印模板來替代傳統(tǒng)模板施工的方案。”對(duì)于模板材料，該團(tuán)隊(duì)選擇Ultrafuse?PET CF碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（Ultrafuse? PET CF15 是一款PET碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，由于其優(yōu)越的耐熱性，高強(qiáng)度和剛性，使它成為一種可應(yīng)用在要求苛刻的工業(yè)領(lǐng)域），是因?yàn)槠涑錾男阅芊浅＿m用于混凝土模板制造。事實(shí)證明，這是非常好的解決方案。

Reality check 實(shí)踐檢驗(yàn) 

現(xiàn)在是時(shí)候把樓梯變成現(xiàn)實(shí)了，SW Umwelttechnik在自己的工廠里借助模板生產(chǎn)了臺(tái)階。所使用的材料是超高強(qiáng)纖維增強(qiáng)混凝土。SW Umwelttechnik首席執(zhí)行官Klaus Einfalt表示：“我們的混凝土可以形成非常薄和復(fù)雜的形狀， 這是普通鋼筋混凝土無法實(shí)現(xiàn)的。STEP2項(xiàng)目中樓梯的展現(xiàn)令人印象深刻，真是太棒了。”

? Empa

WalterGalmarini工程公司負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)分析的計(jì)算和評(píng)估。為了檢查計(jì)算值是否符合實(shí)際情況，會(huì)實(shí)時(shí)將步驟發(fā)送給Empa。在那里，Empa專家在工程師的監(jiān)督下對(duì)它們進(jìn)行了各種荷載測(cè)試。第一個(gè)原型由三個(gè)臺(tái)階組成，全部單獨(dú)進(jìn)行測(cè)試，基本上滿足了預(yù)期，同時(shí)也為優(yōu)化系統(tǒng)提供了新的發(fā)現(xiàn)。

? Empa

在隨后的原型中，不僅對(duì)靜態(tài)進(jìn)行了測(cè)試，還對(duì)樓梯的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)試。該團(tuán)隊(duì)將三個(gè)臺(tái)階互相堆疊，并使用Empa衍生產(chǎn)品re-fer技術(shù)對(duì)其進(jìn)行預(yù)應(yīng)力處理。在此過程中，R18型鋼筋被放置于以確定的空腔內(nèi)并進(jìn)行機(jī)械錨固。預(yù)應(yīng)力是通過用電加熱進(jìn)行的。隨后又進(jìn)一步分析各個(gè)臺(tái)階以及整個(gè)系統(tǒng)的荷載力，測(cè)試結(jié)果：工程師們認(rèn)為整個(gè)系統(tǒng)是可靠的。

來自ROK建筑公司的Michael Knauss表示：“我很高興樓梯的數(shù)字化定制解決方案不僅僅停留在紙面上，我們通過多方合作在實(shí)踐中得到了令人信服的結(jié)果。這對(duì)我們來說是該項(xiàng)目中一個(gè)極其重要的里程碑”。通過將這一概念的實(shí)踐驗(yàn)證，現(xiàn)在可以制作最終的所有樓梯——這是實(shí)現(xiàn)NEST單元STEP2的又一重要步驟。