苏黎世联邦理工学院推出采用3D打印模具的创新型可重复使用混凝土楼梯

2024年10月16日，苏黎世联邦理工学院与 ROK Architects 合作，通过 Cadenza 混凝土楼梯引入了一种节省材料和循环施工的新方法。该楼梯安装在瑞士杜本多夫的 NEST 大楼内，展示了一种新颖的制造方法，可最大限度地减少浪费并允许将来重复使用，体现了可持续性和建筑创新的原则。

△Cadenza是一个混凝土楼梯，设计时充分考虑了材料减少和循环利用。（图片来源：Zooey Braun）

可重复使用、减少浪费的设计

Cadenza 楼梯是作为实验性NEST 建筑的一部分而设计的，具有 16 个预制混凝土台阶，呈光滑的螺旋状排列。这些台阶均采用由碳纤维增强 PET 塑料制成的单个 3D 打印模具生产，与传统的一次性混凝土模板相比，可显著减少浪费。可重复使用的模具确保可以高效地创建多个台阶，而无需额外的制造工艺。

台阶厚度仅为 20 毫米，采用超高强度钢纤维增强混凝土制成。得益于先进的材料优化技术，每个台阶重量仅为 45 公斤，比传统混凝土台阶轻 60%。

△楼梯可在现场轻松组装，无需重型机械。（图片来源：Zooey Braun）

实现精确和高性能的数字化工具

该项目由苏黎世联邦理工学院数字建筑技术小组负责人 BenjaminDillenburger 领导，利用数字化设计到生产框架来实现高精度和材料效率。“数字化工具为定制混凝土结构提供了显著优势，”Dillenburger 说。“这种方法减少了浪费，提高了结构性能，同时允许建筑表达。”

苏黎世联邦理工学院和ROK Architects开发的计算工作流程使楼梯可以在场外组装并在狭小空间内安装，无需重型机械，使其成为改造和其他受限环境的理想解决方案。

△楼梯位于Nest 大楼内。（图片来源：Zooey Braun）

可持续循环建筑

Cadenza 楼梯的设计充分考虑了循环性。楼梯的台阶采用干式连接固定，便于拆卸并在未来的项目中重复使用。楼梯还采用了记忆钢后张紧系统，通过加热激活，将台阶紧紧地固定在一起。这种创新系统节省了空间并简化了安装，同时还确保了结构可以拆卸重复使用。

将钢筋加入混凝土台阶中，这在 3D 打印中通常具有挑战性，但这进一步提高了楼梯的耐用性和长期可持续性。该项目使用的超高强度混凝土预计使用寿命长，通过抵消混凝土生产通常产生的高碳排放，有助于实现可持续发展。

△这些台阶是用一个可重复使用的 3D 打印模具制作的。照片由 DBT 的 Andrei Jipa 拍摄

突破建筑技术的界限

Cadenza 楼梯是苏黎世联邦理工学院在 NEST 大楼不断探索的尖端建筑技术的一部分。之前的项目包括高分辨率混凝土板天花板、3D打印通风管道和机器人木材施工方法。

随着建筑行业的不断发展，苏黎世联邦理工学院的 Cadenza 楼梯体现了如何利用 3D 打印和数字工具来减少浪费、增强可持续性并突破建筑设计的界限。

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