NEST是瑞士两个研究机构Empa和Eawag联合开发的模块化研究和创新建筑，目前他们正在通过多学科跨界合作开发一个新项目，名为STEP2（STEP2单元汇集了循环经济、工业化建造、数字制造以及建筑围护结构和能源系统领域的创新；在该项目中，来自研究、建造行业的合作伙伴始终如一地致力于市场就绪的解决方案和流程，因此，所有创新都是以开放的方式沿着整个价值链推进的）。目前，STEP2已经达到了一个重要的里程碑：通过3D打印模具技术和预应力技术制造了一个在世界范围内独一无二的楼梯，这项融合了预应力的创新技术被命名为“Re-Fer”，是Empa团队的衍生产品，已通过了最后的原型测试。

通过跨界的合作与研发，共同践行具有市场价值的目标

定制化解决方案 Customized solutions

STEP2楼梯在计算机设计和最新3D打印技术的帮助下，为大家展示了令人印象深刻地混凝土结构和制造方法。通过使用3D打印模板，可以创建比传统定制模板更复杂的形状，与此同时，所需材料的用量也可以显著减少。

该进程实现了具备超高细节定制化的混凝土解决方案，并且在各自的应用领域能够最佳地适配。此外，它在修复方面也具有巨大潜力，例如在历史建筑翻新方面。

高复杂性 High complexity 

楼梯的设计灵感来自苏黎世联邦理工学院数字建筑技术学院主席。在此基础上，项目团队为各个步骤开发了一个复杂的、基于参数的模板系统，该系统使用3D打印制作。数字建筑技术团队负责人Benjamin Dillenburger解释道：“对我们来说，重要的是可以使用数字化制造，这样我们就可以生产出极其精细的混凝土构件。该系统的一个关键标准是模板在具有多步骤生产中的可重复使用性。同时，我们还必须考虑3D打印的要求和材料以及填充模板的条件。” 为了满足所有这些要求，整个项目团队内部的交流至关重要。

BASF Forward AM欧洲销售总监Anke Johannes表示：“对于BASF Forward AM来说，该项目是一个重要的里程碑，表明所使用的材料能够满足高要求，这有助于我们实现新的战略目标，即使用3D打印模板来替代传统模板施工的方案。”对于模板材料，该团队选择Ultrafuse®PET CF碳纤维增强复合材料（Ultrafuse® PET CF15 是一款PET碳纤维增强复合材料，由于其优越的耐热性，高强度和刚性，使它成为一种可应用在要求苛刻的工业领域），是因为其出色的性能非常适用于混凝土模板制造。事实证明，这是非常好的解决方案。

Reality check 实践检验 

现在是时候把楼梯变成现实了，SW Umwelttechnik在自己的工厂里借助模板生产了台阶。所使用的材料是超高强纤维增强混凝土。SW Umwelttechnik首席执行官Klaus Einfalt表示：“我们的混凝土可以形成非常薄和复杂的形状， 这是普通钢筋混凝土无法实现的。STEP2项目中楼梯的展现令人印象深刻，真是太棒了。”

© Empa

WalterGalmarini工程公司负责结构分析的计算和评估。为了检查计算值是否符合实际情况，会实时将步骤发送给Empa。在那里，Empa专家在工程师的监督下对它们进行了各种荷载测试。第一个原型由三个台阶组成，全部单独进行测试，基本上满足了预期，同时也为优化系统提供了新的发现。

© Empa

在随后的原型中，不仅对静态进行了测试，还对楼梯的系统结构进行了测试。该团队将三个台阶互相堆叠，并使用Empa衍生产品re-fer技术对其进行预应力处理。在此过程中，R18型钢筋被放置于以确定的空腔内并进行机械锚固。预应力是通过用电加热进行的。随后又进一步分析各个台阶以及整个系统的荷载力，测试结果：工程师们认为整个系统是可靠的。

来自ROK建筑公司的Michael Knauss表示：“我很高兴楼梯的数字化定制解决方案不仅仅停留在纸面上，我们通过多方合作在实践中得到了令人信服的结果。这对我们来说是该项目中一个极其重要的里程碑”。通过将这一概念的实践验证，现在可以制作最终的所有楼梯——这是实现NEST单元STEP2的又一重要步骤。