Von der Rekonstruktion mittelalterlicher Städte bis zur Visualisierung der Architektur von morgen – der 3-D-Druck wird immer häufiger von Architektinnen und Architekten sowie Planungsbüros zur Herstellung von Modellen genutzt.
Massstabsgetreue Architekturmodelle sind ein wichtiges Hilfsmittel zur Visualisierung und Planung von Projekten. Doch die Herstellung solcher Modelle erfordert eine hohe Detailgenauigkeit, zudem werden sie oft verändert. Das ist nicht nur sehr aufwendig, sondern kostet auch viel Zeit. Das Architekturinstitut Mainz und das Architektenbüro Renzo Piano Building Workshop (RPBW) kennen diese Herausforderungen und setzen daher auf den 3-D-Druck.
Vom 3-D-Drucker ins Landesmuseum
Mithilfe des 3-D-Drucks rekonstruierte das Architekturinstitut Mainz die Städte Mainz, Worms und Speyer und visualisierte damit deren Entwicklung vom Jahr 800 bis 1250. Dazu bildeten die Forschenden die Städte zunächst digital in einem CAD-Programm nach. Anschliessend musste diese Datei nur in eine Software zur Druckvorbereitung importiert und an den 3-D-Drucker gesendet werden.
Im nächsten Schritt wurden die Modelle mittels Stereolithografie-3-D-Druck (SLA- 3-D-Druck) produziert. Das Druckmaterial besteht bei diesem Verfahren aus flüssigem Kunstharz. Beim Druck fliesst das Kunstharz aus einer Kartusche in den Tank des 3-DDruckers und wird dort mit UV-Strahlen gehärtet. Dazu fährt eine Druckplattform herunter, bis sie mit dem Kunstharz abschliesst. Anschliessend härtet der Laser Schicht für Schicht das Produkt. Die unterste Schicht taucht hierbei immer wieder in das flüssige Kunstharz ein, sodass ein nahtloser Druck entsteht. Mit der hohen Detailgenauigkeit sowie der sehr guten Oberflächenqualität bot der SLA-3-D-Druck die idealen Voraussetzungen für das Projekt.
Je nach Umfang der Details und Höhe der Gebäude pro Segment dauerte ein Druck zwischen zwölf und 24 Stunden. Die jeweilige Grundplatte von zwölf mal zwölf Zentimeter mit einer Höhe von 0.8 beziehungsweise 0.9 Zentimeter wurde dabei zuerst gedruckt, gefolgt von den architektonischen Einzelheiten. So entstanden schliesslich aus über 650 Segmenten sechs detailgenaue Modelle von Mainz, Worms und Speyer im Massstab 1:1000.
Nachdem die 3-D-gedruckten Teile aus dem Drucker entnommen wurden, durchlief jedes Segment einen routinierten Prozess: Die einzelnen Druckstücke wurden von der Bauplattform entfernt und die Stützstrukturen abgelöst. Im Anschluss wurden sie gewaschen und gehärtet, abschliessend noch abgeschliffen und lackiert. Nach zwei Jahren und über 22’000 Arbeitsstunden wurden in einem letzten Schritt die Modelle der drei Städte zusammengesetzt. Die 3-Dgedruckten Modelle können nun im Digital Urban History Lab des Landesmuseums Mainz betrachtet werden.
Abends beauftragt, morgens fertig
Auch für das internationale Architekturbüro RPBW mit Büros in Genua, Paris und New York sind massstabsgetreue, 3-D-gedruckte Modelle zu einem grundlegenden Teil des Arbeitsprozesses geworden. Das Konzept «Design to Build» stellt sicher, dass jeder Bestandteil passt und fertige Gebäude bis ins kleinste Detail dargestellt werden. Doch da an diesen Ideen weiterhin gearbeitet wird, ändern sich die Modelle ständig, sodass man sie schnell anpassen können muss. Dank der CAD-Vorlage ist das leicht möglich. Auch Geometrien wie Kugeln und geschwungene Oberflächen oder kleine, filigrane Teile wie Treppen und Bäume lassen sich mit dem 3-D-Drucker problemlos anfertigen.
Die Modellbauerinnen und Modellbauer beginnen damit, das massstabsgetreue Modell auf Papier zu drucken, um seine tatsächliche Grösse einschätzen sowie den Druck der einzelnen Teile aufteilen zu können. Über Nacht werden die einzelnen Teile dann gedruckt. So steht morgens oft ein fertiges Modell bereit. Online können die Mitarbeitenden direkt auf den 3-D-Drucker zugreifen und Druckaufträge planen – auch der Druckfortschritt kann so eingesehen werden. Dadurch werden die Architektinnen und Architekten unabhängiger von Zulieferern. Der 3-D-Druck hat die Arbeitsabläufe im Architekturbüro enorm erleichtert.
Auch das Modell der komplexen Trägergelenke der neuen San-Giorgio-Autobahnbrücke in Genua wurde 3-D-gedruckt. Die Brücke hat vor Kurzem die Morandi-Brücke ersetzt, die vor zwei Jahren eingestürzt ist.
Architektur und 3-D-Druck
Der 3-D-Druck spielt eine transformative Rolle bei der Herstellung von Architekturmodellen. Er erleichtert und beschleunigt den Arbeitsalltag. Mit einem 3-D-Drucker können auch komplexe Modelle in einem einfachen Workflow hergestellt werden. Ein Desktop-SLA-Drucker hat eine Standfläche von nur etwa einem DIN-A3-Blatt. Dank der Inhouse-Produktion sind Planerinnen und Planer nicht mehr an lange Wartezeiten von Zulieferern gebunden. Die Architektinnen und Architekten von RPBW sind überzeugt, dass der 3-D-Drucker ein essenzielles Werkzeug in Architekturwerkstätten sein wird.
