Die Modellierung eines 3-D-Modells am Computer setzt sich bei Studenten und in Architekturbüros bei der Planung immer mehr durch. Den Entwurfsarchitekten wird heute eine umfangreiche Palette an Visualisierungsmöglichkeiten geboten, die aus 3-D-Modellen abgeleitet werden können. Dazu gehören neben photorealistischen Renderings und Animationen auch virtuellbegehbare Modelle. Erstaunlicherweise hat trotz der Option, architektonische Inhalte auf diese Art »räumlich« zu kommunizieren, die Bedeutung des Modellbaus nicht nachgelassen.

Auch hier verändern rechnergesteuerte Verfahren den Produktionsprozess. CNC-gesteuerte (Computerized NumericalControl) Fräsen, Laser- und Wasserschneideanlagen konfektionieren Materialien in hoher Präzision und Geschwindigkeit. Professionelle Modellbauer und Universitäten wiedas Fachgebiet CAAD der TU München bieten Rapid Manufacturing (RM) als Dienstleistung für Architekten an. Die Kosten für ein Modell im Maßstab 1:500 bleiben meist bei einigen hundert Euro und sind so durchaus konkurrenzfähig mit konventionell erstellten Modellen. Die Voraussetzung ist jedoch,dass der 3-D-Datensatz der Planer indas STL-Format konvertierbar ist.

Möchte man die Eignung einer CNC-Fräsefür sein jeweiliges Einsatzgebiet beurteilen, ist neben Bauraum, Robustheit, Geschwindigkeit, Spindeldrehzahl und Genauigkeit der Maschine auf eine einfach zu bedienende »intelligente« Steuerungssoftware zuachten. Nahezu alle harten Werkstoffe (Holzwerkstoffe, Metalle, Kunststoffe, Kartonagen) können präzise bearbeitet werden,als Verschleißteile müssen die Fräsköpfe und je nach Spanntechnik auch die Fräsunterlage genannt werden. Alle CNC-Fräsen können neben dem Schneiden auch gravieren (z. B. eine Fassadenteilung in Plexiglas)sowie dreidimensionale Körper erzeugen, wenn sie mit entsprechender Software ausgestattet wurden.

Dabei wird alles überflüssige Material eines Blocks zerspant. Dreidimensionales Fräsen ist sehr zeitintensiv und erfordert eine individuelle Prozessplanung. Hinterschnittene Formen wie Schalen können sogar mit einem Drei-Achs-Systemgefräst werden. Dazu muss der Grundkörper in mehreren Arbeitsschritten von unterschiedlichen Seiten abgetragen werden. Vielfach ist diese komplexe Arbeitsweisenicht notwendig, da selbst zweifach gekrümmte Formen auch schichtweise aufgebaut werden können.

Beim 3-D-Drucken werden ebenfalls pulverförmige Ausgangsmaterialien verwendet. Auf Materialien auf Gipsbasis wird Schicht für Schicht mit einem Druckkopf aus der Tintenstrahltechnologie ein Bindemittel aufgetragen. Wie beim SLS befindet sich das Modell nach dem Bauprozess in einem Pulverbett. Das entstandene Modell ist jedoch ein zerbrechliches poröses Zwischenprodukt, das in einem zweiten Arbeitsschritt mit einem Härter (z. B. einem Kunstharz) infiltriert werden muss. Der Geschwindigkeitsvorteil im Aufbauprozess wird durch die nachfolgenden Arbeitsschritte wieder eingebüßt. Neben dem günstigen Gipsmaterial gehören zu den Verbrauchskosten auch Druckköpfe, Bindemittel und Infiltrat. Die Maschinenarbeiten mit geringen Schichtstärken (ab ca. 0,1 mm). Oft zerbrechen filigrane Stützen und Wände unter 2 mm beim Ausgraben aus dem überschüssigen Gipspulver im Bauraum.

Die Kosten pro Maschine beginnen bei etwa 40 000 Euro. Bei nahezu allen gängigen RM-Maschinen muss man durch den schichtweisen Aufbau Baustufen akzeptieren die, je nach Geometrie und Zeitrahmen, nachträglich entfernt werden können. Die Baustufen fallen bei geringen Steigungen stärker auf. Durch die Lage im Bauraum kann man steuern, wo sie sichtbar werden. Für eine nachträgliche Oberflächen veredelung stehen materialabhängig Lackieren, Galvanisieren, Verchromen und Pulverbeschichten zur Auswahl. Generell kann man feststellen: Je komplexer ein Modell (zweifach gekrümmte Strukturen oder komplexe Tragwerke) ist, desto eher lohnt sich der Einsatz von RM-Verfahren. Ob er sinnvoll ist, hängt vor allem von der Verfügbarkeit eines auf die Maschine optimierten CAD-Modells ab. Importformat ist in der Regel STL, das die Geometrieoberfläche über Dreiecke beschreibt. Wenige Architektur-CAD-Programme verfügen jedoch über eine funktionierende STL-Schnittstelle, die komplexe Geometrien korrekt beschreibt.

Architekturdaten sind in der Regel weit komplexer und inhomogener als Daten im Maschinenbaubereich. Hunderte sich durchdringender Objekte bringen bei der Datenwandlung selbst professionelle Hard- und Software an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit. Dagegen genügt einem versierten Modellbauer zum Bau eines konventionellen Modells unter Umständen eine simple Bleistiftskizze als Arbeitsanweisung. Die Anforderungen im Architekturmodellbau sind durch kleine Maßstäbe geprägt. Stützen und Träger mit 1 bis 2 mm Durchmesser sind in den Maßstäben 1:100 und 1:200 der Regelfall. Bei RM-Maschinen mit Anschaffungskosten unter 50 000 Euro, die in der Lage sind, ausreichend feine Wandstärken zu generieren, reicht der Bauraum von meist nur 20 bis 30 cm je Raumachse für Modelle im Maßstab 1:100 selten aus. Zum Vergleich kann man mit einer einfachen CNC-Modellbaufräse mühelos Fenstersprossen mit 0,5 mm präzise ausschneiden – auch bei größeren Modellen.

Der Begriff »Rapid Manufacturing« ist irreführend, da Aufbauzeiten von 10 bis 20 Stunden für ein Architekturmodell von 10 ˜ 15 ˜ 30 cm Größe eingeplant werden müssen. Es handelt sich um Maschinenstunden und es ist durchaus üblich, den Bauprozess über Nacht laufen zu lassen. Obwohl die ersten funktionsfähigen Geräte erst vor knapp 20 Jahren auf den Markt kamen, sind heute Rapid-Manufacturing-Technologien bereits in der Lage, mechanisch voll belastbare Metallmodelle aus Aluminium-, Stahl- oder Titanpulver herzustellen.