同濟大學團隊3D打印“云亭”“步行橋”躋身國際前沿

在浦東臨港,，滴水湖畔，“云亭”猶如一張半透明空間之網(wǎng)，自然地撒落于大地上。林邊攝

蓋房子再也無需依賴人工？數(shù)字建造已不再是大學教授們在學術(shù)論壇上侃侃而談的理念或?qū)嶒灹�,。工程領(lǐng)域的未來已來——

上海臨港，滴水湖畔,，一片綠樹叢中,，一間首次運用熱塑性高分子材料,、以機器人裝備整體3D打印完成的建筑展品——“云亭”近日全新落成，開始向公眾展示,。

沒有梁和柱,，長11米、寬11米,、高約6米的“云亭”猶如一張半透明空間之網(wǎng),，自然地撒落在大地上，體態(tài)輕盈,、空間震撼,，卻又能穩(wěn)固矗立。“云亭”出自同濟大學建筑與城市規(guī)劃學院袁烽教授團隊,。就在今年暑假,，該團隊剛剛完成了世界上第一座使用改性塑料，通過機器人裝備3D打印出來的步行橋﹔一年前,，運用數(shù)字建造的方法,，該團隊還指揮機器人砌出一面像絲綢一般復(fù)雜而又細膩的曲面磚牆......

對袁烽團隊來說，手頭正在進行的全新實驗,，都是一場場涉足新工科的探索——走的路是新的,，連帶著，自己的“朋友圈”也都更新了,。

“挑戰(zhàn)失敗”的經(jīng)歷更寶貴

建筑學是典型的工程學科,，當下，技術(shù)的發(fā)展使得不少傳統(tǒng)行業(yè)面臨顛覆式發(fā)展,，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計領(lǐng)域是否也會掀起新風潮,？ 大約四年前,，一次參加國際會議的經(jīng)歷,，讓袁烽在數(shù)字建造方向開始了新工科的探路。

“最初,，我用塑料替代鋼筋,，用3D打印技術(shù)打印出梁和樓板�,！庇脤�業(yè)術(shù)語來說,，當時袁烽聚焦的其實是大尺度的機器人空間打印技術(shù)。一邊研究,、打印最基本的建筑結(jié)構(gòu),，一邊做受壓、抗拉等結(jié)構(gòu)應(yīng)力實驗,，袁烽發(fā)現(xiàn),，自己竟然已經(jīng)橫跨建筑學,、結(jié)構(gòu)學、機械學以及材料學等多學科的邊界,。

“3D打印,，既要考慮結(jié)構(gòu)性能，又要考慮成本,，這迫使我關(guān)注新材料研發(fā),。”從最初打印基本的梁柱樓板結(jié)構(gòu),，到今年暑假剛完成的世界上首座3D打印步行橋,，再到完成更大尺度建筑“云亭”，袁烽團隊對改性塑料不斷探索,。

今年8月,，一座外表黝黑、以全新改性塑料打印的步行橋成為同濟大學的校園一景,。讓袁烽意外的是,，這座橋吸引了校內(nèi)其他學科專家的關(guān)注�,！爱敃r有位材料學教授站在橋上摸了摸橋面,，然后問我改性塑料的耐候?qū)嶒炃闆r，提醒我注意它在極端溫度下的表現(xiàn),�,！惫�不其然，持續(xù)多日的高溫,，使得袁烽不得不將這座隻誕生42天的世界首座3D打印步行橋搬回實驗室,，“升級”材料。

“這次實驗不算成功,。但最有價值的是實驗過程本身,。發(fā)現(xiàn)新的問題，才能開啟有意義的持續(xù)性研究,�,！痹�烽說。

跨學科合作,，“適用”才可能成為最好

“云亭”不僅是一個“既穩(wěn)又美的空間結(jié)構(gòu)”,，更是一個多科學交叉的高科技產(chǎn)物。

從黝黑的步行橋到透明的“云亭”,，僅僅四個月,，袁烽團隊在改性塑料的研發(fā)上取得了新進展。採用大尺度空間打印方式建造的“云亭”，由于加入了特殊纖維的熱塑性高分子材料,，具有強度高,、韌性好以及熱固性好等優(yōu)點。

從制作方式來看,，“云亭”是由7軸機器臂裝備24小時不間斷工作,，通過空間打印加工而成，是眼下在最熱門的機器人建造技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新,。用于數(shù)字建造的機器臂,，從研發(fā)到生產(chǎn)都需要適應(yīng)性的“定制”，必然經(jīng)歷多學科的交叉,。

而早些年,，當袁烽嘗試機器人砌牆面的時候，就開始向機械專業(yè)的同行請教,，造訪了不少學界專家后意識到,，完成機器建造任務(wù)，所需要的機器臂,，在技術(shù)上不一定是絕對“高精尖”,，而是適用就好。

新工科,，呼喚新的教學思想及科研合作平臺

涉足數(shù)字建造領(lǐng)域的四年,，袁烽團隊不僅在大尺度空間打印這個“點”上達到了國際前沿水平，他的朋友圈也開始“日長夜大”：除了建筑學界的同行,，“新朋友”更多是來自機械,、土木工程、計算機專業(yè)以及最時髦的人工智能領(lǐng)域,。

在接受採訪時,，袁烽坦言，由于新工科有時涉及多學科交叉,，所以對學者來說,，要能適時、及時尋找到科研上的合作伙伴,，全新溝通和學術(shù)交流機制的搭建尤為重要,�,！艾F(xiàn)在,，我們碰到難題、需要尋求科研伙伴時,，還不得不在朋友圈裡吼一聲,。”

不得不說，由傳統(tǒng)工科與其他學科交叉融合而形成的新工科,，正呼喚著全新的科研合作方式和科研平臺的生成,。（首席記者 樊麗萍）

來源：文匯報