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NEST是瑞士兩個研究機構Empa和Eawag聯合開發(fā)的模塊化研究和創(chuàng)新建筑，目前他們正在通過多學科跨界合作開發(fā)一個新項目，名為STEP2（STEP2單元匯集了循環(huán)經濟、工業(yè)化建造、數字制造以及建筑圍護結構和能源系統(tǒng)領域的創(chuàng)新；在該項目中，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價值鏈推進的）。目前，STEP2已經達到了一個重要的里程碑：通過3D打印模具技術和預應力技術制造了一個在世界范圍內獨一無二的樓梯，這項融合了預應力的創(chuàng)新技術被命名為“Re-Fer”，是Empa團隊的衍生產品，已通過了最后的原型測試。

通過跨界的合作與研發(fā)，共同踐行具有市場價值的目標

定制化解決方案 Customized solutions

STEP2樓梯在計算機設計和最新3D打印技術的幫助下，為大家展示了令人印象深刻地混凝土結構和制造方法。通過使用3D打印模板，可以創(chuàng)建比傳統(tǒng)定制模板更復雜的形狀，與此同時，所需材料的用量也可以顯著減少。

該進程實現了具備超高細節(jié)定制化的混凝土解決方案，并且在各自的應用領域能夠最佳地適配。此外，它在修復方面也具有巨大潛力，例如在歷史建筑翻新方面。

高復雜性 High complexity 

樓梯的設計靈感來自蘇黎世聯邦理工學院數字建筑技術學院主席。在此基礎上，項目團隊為各個步驟開發(fā)了一個復雜的、基于參數的模板系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用3D打印制作。數字建筑技術團隊負責人Benjamin Dillenburger解釋道：“對我們來說，重要的是可以使用數字化制造，這樣我們就可以生產出極其精細的混凝土構件。該系統(tǒng)的一個關鍵標準是模板在具有多步驟生產中的可重復使用性。同時，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，整個項目團隊內部的交流至關重要。

BASF Forward AM歐洲銷售總監(jiān)Anke Johannes表示：“對于BASF Forward AM來說，該項目是一個重要的里程碑，表明所使用的材料能夠滿足高要求，這有助于我們實現新的戰(zhàn)略目標，即使用3D打印模板來替代傳統(tǒng)模板施工的方案?！睂τ谀０宀牧?，該團隊選擇Ultrafuse?PET CF碳纖維增強復合材料（Ultrafuse? PET CF15 是一款PET碳纖維增強復合材料，由于其優(yōu)越的耐熱性，高強度和剛性，使它成為一種可應用在要求苛刻的工業(yè)領域），是因為其出色的性能非常適用于混凝土模板制造。事實證明，這是非常好的解決方案。

Reality check 實踐檢驗 

現在是時候把樓梯變成現實了，SW Umwelttechnik在自己的工廠里借助模板生產了臺階。所使用的材料是超高強纖維增強混凝土。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雜的形狀， 這是普通鋼筋混凝土無法實現的。STEP2項目中樓梯的展現令人印象深刻，真是太棒了。”

? Empa

WalterGalmarini工程公司負責結構分析的計算和評估。為了檢查計算值是否符合實際情況，會實時將步驟發(fā)送給Empa。在那里，Empa專家在工程師的監(jiān)督下對它們進行了各種荷載測試。第一個原型由三個臺階組成，全部單獨進行測試，基本上滿足了預期，同時也為優(yōu)化系統(tǒng)提供了新的發(fā)現。

? Empa

在隨后的原型中，不僅對靜態(tài)進行了測試，還對樓梯的系統(tǒng)結構進行了測試。該團隊將三個臺階互相堆疊，并使用Empa衍生產品re-fer技術對其進行預應力處理。在此過程中，R18型鋼筋被放置于以確定的空腔內并進行機械錨固。預應力是通過用電加熱進行的。隨后又進一步分析各個臺階以及整個系統(tǒng)的荷載力，測試結果：工程師們認為整個系統(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踐中得到了令人信服的結果。這對我們來說是該項目中一個極其重要的里程碑”。通過將這一概念的實踐驗證，現在可以制作最終的所有樓梯——這是實現NEST單元STEP2的又一重要步驟。