这个结构—被称为未来之树—将最先进的设计技术、材料科学和机器人制造结合在一起，创造了一个引人注目的建筑对象。展示了at的最新研究成果，未来的树由一个由机器人建造的漏斗状、轻便的框架结构和一个使用超薄模板创建的定制柱组成。整个设计和制造都是作为不可分割的、完全数字化的过程发展起来的。

展馆的侧视图
图像和视频©格拉马齐奥·科勒(Gramazio Kohler)研究，苏黎世ETH

这座建筑由苏黎世理工大学的格拉马齐奥·科勒研究部完成，位于瑞士埃斯林根，横跨巴斯勒的庭院。&霍夫曼—一家瑞士AEC咨询公司，也是项目的客户和合作伙伴。未来的树干是钢筋混凝土柱，使用超薄模板制作，由机器人进行3D打印，并填充定制开发的快速硬化混凝土，向设计团队解释。这种被称为蛋壳的新型制造工艺允许制造非标准的、结构优化的混凝土结构，同时能够集成标准钢筋并最大限度地减少模板浪费。蛋壳工艺利用熔融沉积成型(FDM)3D打印，以实现广阔的设计和制造空间。

阳光明媚的未来之树
图像©格拉马齐奥·科勒(Gramazio Kohler)研究，苏黎世ETH

测量2.1米高(6′11个′′)，模板是使用由六轴机械臂和垂直线性轴组合而成的大规模打印装置构建在一起的。3D打印过程的制造数据直接从参数化设计模型生成，这允许物理原型的快速迭代，研究小组说。大规模3D打印中的一个常见挑战是打印材料在冷却时的收缩。在未来的树专栏中，通过在模板上应用菱形微图案来解决这个问题。这有助于减少印刷时因收缩而产生的应力，并使模板变得坚硬。

在阳光明媚的天气下，倒置的框架在地面上投射出一种阴影图案。
图像©格拉马齐奥·科勒(Gramazio Kohler)研究，苏黎世ETH

该柱是构造上下文中使用的薄型三维打印模板的第一个示例。 通常，混凝土模板是厚厚的木板或钢板，带有支撑结构以承受新浇筑混凝土施加的静水压力。继续格拉马齐奥·科勒的研究。然而，在蛋壳工艺中，可以通过采用复杂的铸造方法来使用厚度仅为1.5 mm的模板。这种浇注方法最初是在苏黎世工业大学的智能动态浇注(SDC)项目中开发的，它使用外加剂的组合来仔细控制混凝土的凝结。这样，模板上的压力降低到最小，8公斤的模板可以用来制造800公斤的柱子。

站在巴斯勒未来的树下&霍夫曼办公楼
图像©格拉马齐奥·科勒(Gramazio Kohler)研究，苏黎世ETH

天篷是一个相互的框架，跨越107平方米(1152平方英尺)的面积，由380个独特的乙酰化木材元素组成，这些元素使用螺钉对接。该结构位于混凝土柱上，并另外锚定在建筑物的两侧。由于其元件的特定布置，互易框架可以实现比元件尺寸否则所允许的跨度大得多的跨度，团队说。这里，在框架结构行为的激励下，蜂窝模式逐渐在六边形和三角形之间转换，以便在框架的不同区域实现不同程度的抗弯刚度。悬臂角越来越呈三角形的结构使该区域更加坚硬，局部最大限度地减少了结构变形。

柱冠与木结构交界处的特写
图像©巴斯勒&霍夫曼股份公司

为了研究设计的许多实例，对结构的整个几何图形和评估进行了编程(用算法描述)，包括建筑师建模软件(Rhino)和工程师结构分析应用程序(Sofistik、Autodesk RSA)之间的自动数据交换。 计算模型还促进了并行设计方法，允许同时解决和协调不同级别的细节(LOD)和规程，解释了格拉马齐奥·科勒的研究。例如，连接木材构件的螺钉的几何形状与总体设计平行，因此结构完整性、建筑设计和制造可行性都可以得到持续的保证。

未来树的树冠
图像©格拉马齐奥·科勒(Gramazio Kohler)研究，苏黎世ETH

自2005年成立以来，由法比奥·格拉马齐奥(Fabio Gramazio)和马蒂亚斯·科勒(Matthias Kohler)领导的苏黎世理工大学研究小组一直站在建筑数字化制造的前沿。查看更多设计繁荣研究小组的项目。

混入混凝土柱肋骨的木梁
图像©格拉马齐奥·科勒(Gramazio Kohler)研究，苏黎世ETH

柱子的菱形质地在印刷和铸造过程中帮助稳定了印刷品
图像©格拉马齐奥·科勒(Gramazio Kohler)研究，苏黎世ETH

具有六轴机械臂和垂直线性轴的3D打印薄模板
图像©格拉马齐奥·科勒(Gramazio Kohler)研究，苏黎世ETH

薄模板的浇注工艺
图像©格拉马齐奥·科勒(Gramazio Kohler)研究，苏黎世ETH

使用加热枪拆除薄模板
图像©格拉马齐奥·科勒(Gramazio Kohler)研究，苏黎世ETH

实验室中的最终混凝土柱
图像©格拉马齐奥·科勒(Gramazio Kohler)研究，苏黎世ETH

每个木材元素都被切割成一定大小，然后由机器人放置
图像©ERNE AG holzbau

木结构的中心件由机器人在转台上组装
图像©ERNE AG holzbau

左：打印模板。中：预制钢筋笼。右：最终混凝土柱
图像©格拉马齐奥·科勒(Gramazio Kohler)研究，苏黎世ETH

混凝土柱的分解图，显示钢件和综合排水管。图像©格拉马齐奥·科勒(Gramazio Kohler)研究，苏黎世ETH

未来的树横跨在巴斯勒的院子里&霍夫曼办公楼-可视化
图像©格拉马齐奥·科勒(Gramazio Kohler)研究，苏黎世ETH

连接木构件的全螺纹螺钉
图像©格拉马齐奥·科勒(Gramazio Kohler)研究，苏黎世ETH

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项目信息：

名称：未来之树
位置：吃吧̈瑞奇，瑞士
建筑师：格拉马齐奥·科勒(Gramazio Kohler)研究/埃特苏̈富有
客户：巴斯勒&霍夫曼
设计和样机阶段：2018年1月–2019年7月
(预制)制造周期：七月–2019年10月

团队：格拉马齐奥·科勒(Gramazio Kohler)研究，苏黎世ETH
协作者：Dr。亚历山大·安娜·阿波利纳斯卡(Aleksandra Anna Apolinarska)博士。==同步，由Elderman更正==@ELDER_MAN
与以下机构合作：建材集团物理化学(苏黎世ETH，教授。戴维斯博士。罗伯特·J·平特博士。Thibault DeMoulin，Bruno Pinto Aranda)
入选专家：巴斯勒&Hofmann AG，Erne AG Holzbau，SJB Kempter Fitze AG，混凝土结构&桥设计(Eth)，启动。沃尔特·考夫曼先生詹姆́Mata-Falcon)(用谷歌翻译翻译)
选定的承包商：Erne AG Holzbau(制造木结构)