3D-Druck: Formicore Architekturmodelle – From virtual to reality.

Gesponserter Beitrag von Formicore

Architekturmodelle dienen in erster Linie zur Darstellung der architektonischen Wirkung eines Entwurfs. Ob Wettbewerbsmodelle, Städtebaumodelle oder Präsentationsmodelle. Ein physisches Modell soll das zentrale Konzept und die Entwurfsidee visualisieren und für jeden greifbar und verständlich machen.

„3D-Druck transferiert Ideen in die echte Welt – und die ist der Maßstab, an dem sie gemessen werden.“

In der Architektur kann zwischen verschiedenen Modellen unterschieden werden:

  • Wettbewerbsmodelle visualisieren den Grundgedanken und die zentrale Idee des Entwurfs vom Architekten
  • Umgebungsmodelle dienen zur Darstellung der Umgebung des zu bebauenden Gebiets und helfen bei der Einordnung des Entwurfs in die städtebauliche Landschaft
  • Städtebaumodelle stellen das gesamtheitliche Konzept der Stadtentwicklung und Stadtplanung dar und können durch farbliche Nuancen in Bestand und Neubau eingeordnet werden.
  • Präsentationsmodelle werden sehr akkurat und detailgetreu hergestellt und dienen zur Präsentation vor Bauherren und Entscheidungsträgern einer Immobilie.
  • Arbeitsmodelle helfen in der Entwurfsphase bei der Gegenüberstellung verschiedener Varianten des Entwurfs und ermöglichen eine schnelle Einschätzung des Konzepts.
Produktion eines 3D-Architekturmodells (Foto: Formicore)

Produktion eines 3D-Architekturmodells (Foto: Formicore)

Klassischer Modellbau in der Architektur

Je nach Absicht des Modellbauers kann ein Architekturmodell mit verschiedenen Materialien und Technologien hergestellt werden. Hierzu zählen Pappe, Styrodur, Gips, Kunststoff oder Holz, wobei Gipsmodelle die meiste Anwendung finden. Als Basis des Modells dienen dabei meist 2D-Pläne und Zeichnungen des Architekten.

Bei einem Gipsmodell wird zunächst ein Positivmodell des Entwurfs hergestellt. Das Urmodell wird händisch aus verschiedensten Materialien und Fertigungsverfahren gebaut. Dabei muss auf Hinterschnitte und Öffnungen verzichtet werden um eine Entformung des Modells zu gewährleisten.

Das Urmodell wird anschließend mit Silikon abgegossen, sodass eine Negativform entsteht. Diese Silikonform wird anschließend mit Gips ausgegossen und getrocknet, sodass sich das Positivmodell wiederspiegelt.

Ideal für Wettbewerbe: Ein 3D-Einsatzmodell aus Kunststoff (Foto: Formicore)

Ideal für Wettbewerbe: Ein 3D-Einsatzmodell aus Kunststoff (Foto: Formicore)

3D-Druck: Die Basics

Die additive Fertigung bzw. der 3D-Druck ist ein Fertigungsverfahren zur schnellen und wirtschaftlichen Herstellung von Modellen. Die Besonderheit aller additiven Fertigungsverfahren liegt im schichtweisen Aufbau der Geometrie.


Als Grundlage der Fertigung dienen immer 3D-Daten. Dieses Modell wird softwaretechnisch in Schichten aufgeteilt, das sogenannte Slicing. Anschließend werden die einzelnen Slices mit einer fest definierten Strategie gefüllt, was als Hatching bezeichnet wird. Diese Informationen werden an die 3D-Druck-Anlage übermittelt und der Fertigungsprozess wird mit einer Vielzahl an weiteren Prozessparametern gestartet.

Akkurat und detailgetreu: Präsentationsmodelle (hier ein Schnittmodell) vermitteln Bauherren und Entscheidern ein realitätsnahes Bild des Bauvorhabens (Foto: Formicore)

Akkurat und detailgetreu: Präsentationsmodelle (hier ein Schnittmodell) vermitteln Bauherren und Entscheidern ein realitätsnahes Bild des Bauvorhabens (Foto: Formicore)

Durch den Schichtaufbau ist die Produktion weitgehend unabhängig von der geometrischen Komplexität des hergestellten Modells. Im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren wird nur die wirklich benötigte Materialmenge eingesetzt. Dies führt zu einem sehr effizienten, schnellen und nachhaltigen Prozess.

Die Prozesskette der additiven Fertigungstechnologie zeichnet sich hierbei vor allem durch seine Flexibilität und Geschwindigkeit aus. Die Technologie macht eine direkte Umsetzung des virtuellen Modells in ein physisches Objekt möglich, wodurch Ideen schnell und effizient in reale Objekte umgesetzt werden.

From Virtual …

Das Start-Up Formicore nutzt diese Vorteile des 3D-Drucks für die Herstellung von Architekturmodellen. Dabei werden für Architekturmodelle die 3D-Daten des Architekten verwendet. Diese werden vom Formicore Team überarbeitet, sodass eine Datei für den 3D-Druck entsteht.

Die Schnittstellenkompetenz zu allen gängigen Datenformaten aus der Architektur ermöglicht es Formicore, in kürzester Zeit ein fertiges Modell für den 3D-Druck zu erstellen. Es können aber auch 2D-Pläne und Skizzen wie bisher als Basis für das 3D-Modell herangezogen werden.

… to Reality

Nach Abschluss des digitalen Prozesses, wird das virtuelle Modell in die Realität umgesetzt. Bei der Verwendung des 3D-Drucks ist hierbei kein Urmodell oder Abgussmodell notwendig.

Der 3D-Druck arbeitet dabei immer Schicht für Schicht, bis das Modell fertiggestellt ist. Die Anlagen arbeiten vollautomatisiert und in den meisten Fällen ist die Fertigung bereits am nächsten Tag abgeschlossen. Das fertige Modell wird dabei an einem Stück gedruckt und kann anschließend nach Belieben eingefärbt oder nachbearbeitet werden.

Ein Städtebaumodell im 3D-Druckverfahren (Patrick-Henry-Village, Heidelberg; Foto: Formicore)

Ein Städtebaumodell im 3D-Druckverfahren (Patrick-Henry-Village, Heidelberg; Foto: Formicore)

Besonders bei komplexen Entwürfen und filigranen Strukturen spielt der 3D-Druck seine Stärken aus. Details können realitätsgetreu dargestellt werden und sind im CAD schnell realisiert. 
Die Maschinen arbeiten mit Schichtstärken im µm-Bereich, sodass die einzelnen Schichten nicht zu sehen sind. Vor allem die scharfen Kanten, sauberen Konturen und die Möglichkeit eines hohen Detaillierungsgrads der Modelle wird von den Architekten sehr wertgeschätzt.

Für die Grundplatten werden meist gefräste oder gelaserte Platten aus Polycarbonat verwendet. Hier macht es wenig Sinn diese zu drucken. Es ist also stets die Kombination aus konventioneller Technologie und dem Einsatz des 3D-Drucks. Somit kann jede Fertigungstechnik ihre Stärken ausspielen, sodass ein möglichst effizienter Ablauf entsteht.

Die Prozesskette bei Formicore basiert weniger auf einem handwerklichen, sondern vielmehr einem digitalen Prozess. Dies erleichtert vor allem die Zusammenarbeit und Kommunikation zwischen Formicore und des Kunden. In Zeiten von BIM und Digitalisierung wird nun auch der Modellbau modernisiert und mit zeitgemäßen Werkzeugen aus dem 21. Jahrhundert realisiert.

Natürlich muss auch bei Modellen aus dem 3D-Drucker noch selbst Hand angelegt werden um Bäume zu setzen oder einzelne Teilbereiche zu verbinden. Das handwerkliche Geschick ist auch beim 3D-Druck ein wichtiges Thema, um Qualität sowie Optik und Haptik der Modelle zu sichern.

Nachhaltiges Bauen bereits beim Modellbau

Die verwendeten Werkstoffe beim 3D-Druck für Architekturmodelle bei Formicore bestehen nicht aus Öl, sondern ausschließlich aus regenerativen Rohstoffen. Diese werden als Biopolymere bezeichnet und werden aus den drei Grundrohstoffen Maisstärke, Zucker und Milchsäure hergestellt. Durch eine Polymerisierung dieser nachwachsenden Rohstoffe entsteht der Kunststoff PLA (Polylactide). Dieser ist robust sowie feuchtigkeits- und UV-beständig und kann somit auch im Außenbereich verwendet werden.

Weitere Informationen: formicore.de

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