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Welchen Nutzen haben 3D-Drucker für Architekturmodelle?

 

Der 3D-Druck eröffnet dem Bau der Architekturmodelle komplett neue Wege und erhöht die Flexibilität. Aus einer häufig äußerst abstrakten Idee wird durch diese innovative Drucktechnik schnell ein detailgetreues Architekturmodell.

3D-Druck als kostengünstiger Ersatz für manuell gefertigte Architekturmodelle

Architekturmodelle sind in jeder Phase eines Bauprojektes ein unverzichtbares Element zur Visualisierung einer Idee. Mussten die immer wieder auftretenden Änderungswünsche bislang von speziell ausgebildeten Modellbauern unter enormem Zeit- und Kostenaufwand manuell umgesetzt werden, bietet der 3D-Druck an dieser Stelle eine sinnvolle Alternative. Modelle aus dem 3D-Drucker verursachen nicht nur wesentlich geringere Kosten, sondern benötigen auch nur einen Bruchteil der bisherigen Produktionszeit, wodurch Architekten deutlich flexibler und wirtschaftlicher arbeiten können.

Die Daten als Basis für den 3D-Druck

Die Datengewinnung in elektronischer Form ist der erste Schritt für den 3D-Druck eines Modells. Diese Daten sind in den unterschiedlichsten Varianten verfügbar und stammen in der Regel entweder direkt aus der Planungssoftware des Architekten oder sie werden aus vorhandenen Zeichnungen und Baupläne generiert. Für den Fall, dass derartige Pläne nicht vorliegen, ist dies übrigens noch lange kein Ausschlussgrund für die Realisierung eines Architekturmodells aus dem 3D-Drucker, denn die Erhebung der benötigten Daten kann auch mittels eines Scanners erfolgen. Diese Form der Datenermittlung ist unabhängig von der Größe des Objektes, da Spezialfirmen in der Lage sind, den Scan in Form eines Drohnenflugs zu realisieren.

Stehen alle nötigen Daten zur Verfügung, erfolgt der Export in ein spezielles 3D-Format. Gängige Dateiformate sind STL oder WRL/VRML, wobei sich STL ausschließlich für einfarbige Drucke eignet. Für eine moderne Planungssoftware, wie sie Architekten nutzen, ist dieser Vorgang völlig unproblematisch.

Vorbereitung für den 3D-Druck

Sobald alle digitalen Daten im korrekten Format vorliegen, erfolgt die Bearbeitung. Bei diesem Schritt müssen unter Umständen bestimmte Details bearbeitet oder Wandstärken angepasst werden. Im Idealfall erfolgen diese Arbeiten in einer eigenen Datei, die bereits den gewünschten Druck-Maßstab aufweist. Beim Druck selbst spielt die grundsätzliche Modellgröße eine untergeordnete Rolle. Übersteigt die Größe der zu druckenden Einzelteile den Bauraum eines 3D-Druckers, wird das Bauteil in kleinere Druckeinheiten zerlegt und zu einem späteren Zeitpunkt passgenau zusammengefügt. Diese Option ermöglicht den Druck eines Modells in den unterschiedlichsten Maßstäben ohne weitere Bearbeitung der Daten.

Innenräume eines Gebäudes im 3D-Druck-Verfahren

Der 3D-Druck ist in der Lage, Innenräume entsprechend den Vorstellungen des Architekten nachzubilden, weswegen dieses Verfahren für die Raumplanung von Wohn- oder Bürokomplexen ideal ist. In diesen Fällen wird das Architekturmodell so erstellt, dass ein Teil des Modells „weggenommen“ wird, um dadurch die Sicht auf das Gebäudeinnere freizugegeben. Für die unbeeinträchtigte Außenansicht auf ein Gebäude zur Beurteilung seiner Wirkung im Kontext mit seinem Umfeld wird das entfernte Teil dann einfach wieder angefügt.

Auch Innenarchitekten nutzen die Möglichkeiten des 3D-Drucks sehr gerne, um ganze Geschäftskomplexe optimal zu strukturieren. Dies gilt etwa für die Zusammenarbeit der verschiedenen Experten im Bereich der Innenausstattung, zu denen Beleuchtungsexperten genauso gehören wie Spezialisten, die für eine barrierefreie Einrichtung zuständig sind. Während die Beleuchtungsexperten für eine auf die Anforderungen abgestimmte Ausleuchtung der Räume sorgen, erarbeiten Innenarchitekten und andere Innenraumplaner für den Bauherren oder Besitzer des bestehenden Gebäudes die Raumnutzung einschließlich seiner Ausstattung.

Architekturmodelle aus dem 3D-Drucker

Nachdem die Daten entsprechend der Erfordernisse bearbeitet wurden und das Modell skaliert ist, startet der 3D-Druck. Hier stehen mehrere Verfahren zur Auswahl, die sich in den Anschaffungs- und Produktionskosten sowie dem zu erwartenden Ergebnis deutlich unterscheiden.

  • SLA (Stereolithography) ist eines der ältesten 3D-Druckverfahren, das sehr fein ausgearbeitete Architekturmodelle produziert. Die Herstellung erfolgt mittels Kunstharz, das sich im Bauraum befindet und über Laserlicht aushärtet.
  • 3DP (3-Dimensional Printing) ist ein im Modellbau gängiges Verfahren. Es nutzt ein spezielles Konstruktionspulver, das als dünne Schicht in den Bauraum geschoben wird. Der Druckknopf trägt dann das Bindemittel zur Aushärtung auf.
  • Fused Deposition Modeling ist ein allgemein weit verbreitetes Verfahren, das auch für Architekturmodelle zur Anwendung kommt. Es arbeitet mit einem speziellen Kunststoff, der sich unter Hitzeeinwirkung verflüssigt und Schicht für Schicht aufgetragen wird.

Dies sind nur die gängigsten Verfahren für den 3D-Druck von Architekturmodellen. Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung der Technik bieten auf diese Druckform spezialisierte Anbieter immer weiter verbesserte Möglichkeiten in Bezug auf das Druckverfahren und die verwendeten Materialien an. So sind mehrfarbige Drucke in der Zwischenzeit genauso möglich geworden wie der Druck in neutraler Farbgebung.

Finishing am Architekturmodell

Nachdem der Druck der einzelnen Teile abgeschlossen ist, erfolgt die Nachbearbeitung. Diese nachträglichen Arbeiten hängen vom verwendeten Material und den allgemeinen an das Architekturmodell gestellten Anforderungen ab.

Mögliche Nacharbeiten sind das Schleifen des Modells oder das Aufbringen einer speziellen Lackierung. Oft wird ein Architekturmodell auch mit zusätzlichen Details aus anderen Materialien ergänzt. Diese abschließenden Arbeiten erfolgen in der Regel durch auf den Modellbau spezialisierte Fachkräfte.

Änderungen sind ohne großen Aufwand frühzeitig zu realisieren

Da ein Architekturmodell aus dem 3D-Drucker äußerst kostengünstig ist und nur wenig Zeit für die Produktion benötigt, bietet sich seine Herstellung bereits in einer frühen Phase der Planung an. Dies erleichtert es dem Architekten, seinem Auftraggeber sowie den verantwortlichen Ingenieuren Ideen auf einfache Art näher zu bringen. Der Vorteil einer frühzeitigen Objekt-Visualisierung liegt in der Möglichkeit, bereits im frühen Planungsstadium maßgebliche Änderungen durchzuführen, auf denen weitere planungstechnische Maßnahmen aufbauen können. Dies erspart Architekten, Ingenieuren und schlussendlich dem Auftraggeber wertvolle Zeit und Kosten. Die Daten werden dann an die neuen Anforderungen angepasst und innerhalb weniger Stunden erstellt der 3D-Drucker ein neues Architekturmodell oder Teile davon.

Das Architekturmodell aus dem 3D-Drucker bietet zahlreiche Vorteile

Ein wesentlicher Vorteil des Architekturmodells aus dem 3D-Drucker liegt in den Kosten, da seine Produktion wesentlich günstiger ist als die mühsame Herstellung im manuellen Modellbau. Auf das handwerkliche Geschick der Modellbauer kann natürlich trotzdem nicht verzichtet werden, denn sobald alle Änderungen integriert wurden und das endgültige Modell fertig ist, sind sie für das Finishing verantwortlich. Wurde vorab mit Rohmodellen in einfacher Ausführung gearbeitet, um die räumliche Gestaltung und Wirkung optisch darzustellen, erhält das letzte Modell den Feinschliff in Form von Lackierungen und speziellen Details. Dieser Schritt ist in einem Großteil der Situationen für die abschließende Präsentation des Projektes bei Entscheidungsträgern von Wettbewerben oder Ausschreibungen erforderlich.

 

Fotoquelle Titelbild: © Fotolia 2016 / lucadp

 

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