本帖最后由 小軟熊 于 2021-10-9 13:32 編輯
來源: Polymaker
位于成都龍泉驛區(qū)驛馬河公園的高分子3D打印橋“流云橋”亮相成都,。橋梁的材料細膩輕盈,,整體優(yōu)美靈動,橋梁設(shè)計的靈感來源于驛馬河自由奔騰的形態(tài),,以及舞動的絲綢,。
“流云橋”由上海建工承建,Polymaker和上�,?狷椏萍加邢薰竟餐蛟焱瓿�,,在第三次的合作中,新技術(shù)和新材料在景觀設(shè)計中又完成了一次大膽的創(chuàng)新,,橋的尺寸更大,、造型更優(yōu)美、工藝更完善,。橋身全長66.58米,,寬7.25米,高2.7米其中3D打印部分橋長22.5米,、寬2.6米,、最高處2.7米。
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△“流云橋”俯視圖 中建西南院景觀院供圖
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△“流云橋”側(cè)視圖 中建西南院景觀院供圖
“流云橋”的打印過程
橋梁打印采用了酷鷹五軸增減材一體機(BGAM),,進行全天候7x24小時不間斷3D打印,。在系統(tǒng)中輸入指令后,機器就可以24小時不間斷打印,,而且無需人工值守,。為了確保打印質(zhì)量,打印材料仍舊使用了Polymaker的抗老化與耐候性極佳的高分子顆粒料PolyCore™ ASA-3012,。打印全程進行溫度數(shù)據(jù)的記錄以及參照經(jīng)驗的參數(shù)比對,,確保打印構(gòu)件較小的形變以及最佳的打印質(zhì)量,從而實現(xiàn)閉環(huán)打印,,這也是成都3D打印橋與酷鷹之前完成的兩座橋相比,,引入的一大新技術(shù)。整個3D打印橋耗費了數(shù)噸材料,,橋梁采用了分段打印,、現(xiàn)場拼裝的施工方式,三維激光點云掃射檢測技術(shù)也被應(yīng)用于過程當(dāng)中,,因此僅用了35天便完成了全部橋體的3D打印工作,。
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△“流云橋”的打印過程(1)
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△“流云橋”的打印過程(2)
“流云橋”的使用材料
PolyCore™ ASA-3012因其綜合力學(xué)性能優(yōu)異,適合于戶外應(yīng)用,,被再次選為3D打印橋的使用材料,。PolyCore™ ASA-3012專為超大尺寸3D打印定制的配方,,增強了打印件在制造和使用過程中的尺寸穩(wěn)定性及層間結(jié)合力。在打印工藝上,,通過近百次打印試驗和不斷優(yōu)化,,采用預(yù)熱及后保溫裝置,提高打印作業(yè)空間的溫度,,保證了3D打印材料層層粘結(jié)力,。目前大多數(shù)增材制造技術(shù)采用熔融沉積成型工藝時都會產(chǎn)生殘余應(yīng)力和翹曲問題,因此我們在成都3D打印橋的整體制作中采用了多因素分析法,,即通過控制環(huán)境溫度,、材料三段熔融溫度、玻璃化溫度,、單層打印時間等打印工藝參數(shù)來解決打印構(gòu)件由于迅速降溫導(dǎo)致的翹曲及形變過大的問題,。再通過酷鷹五軸增減材一體機(BGAM)的高精五軸CNC加工系統(tǒng),將預(yù)留給打印變形量的余量去除,,確保了分段打印構(gòu)件的精度,,完美展現(xiàn)了成都3D打印橋的整體設(shè)計效果。
實用性與美觀度兩者兼得的“流云橋”
為了提高通行的舒適度和橋梁的穩(wěn)定性,,3D打印“流云橋”的下方還增設(shè)了鋼梁作為疊合支撐受力,。兩端的部分則采用輕質(zhì)航空材料,通過數(shù)字化數(shù)控雕刻成型,,表面進行特種涂層處理,,以滿足使用要求。這一超大型3D打印景觀橋,,是科技與藝術(shù)的完美結(jié)晶,。
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△“流云橋”的曲線美 中建西南院景觀院供圖
3D打印技術(shù)并不是第一次被用于橋梁的建造,下面就讓我們一起回顧一下國內(nèi)外一些著名的3D打印橋梁,。
Polymaker 參與的3D打印橋回顧
1.上海桃浦中央公園3D打印景觀橋
2019年,,我國的第一座高分子3D打印景觀橋誕生了,,坐落于上海桃浦中央公園,。由上海建工、Polymaker和酷鷹科技合力打造完成,,全長15.25米,、寬3.68米、高1.1米,。
作為國內(nèi)第一座運用3D打印技術(shù)完成的一次成型,、最大跨度、多維曲面的高分子材料景觀橋,, 突破了傳統(tǒng)橋梁設(shè)計的束縛,,景觀橋更加靈活,、更為自由、更具多元空間變幻,。設(shè)計團隊運用三維數(shù)字技術(shù)成功實現(xiàn)了橋梁設(shè)計與施工建造技術(shù)的完美融合 ,。通過3D打印機,可以“一次成型“出S型,、流線型的橋梁外形,,營造出自由變幻、富于動態(tài)的橋體形態(tài),。
本次3D打印景觀橋的打印工藝經(jīng)過了近百次打印試驗,,不斷地進行優(yōu)化。通過上海建工與酷鷹科技聯(lián)合研發(fā)的超大型龍門3D打印機,,使3D打印精度更高,、尺寸更大,可滿足的空間結(jié)構(gòu)更多樣,。
Polymaker的PolyCore™ASA-3012因具備高耐候性,、高彈性模量、高屈服強度和高抗沖擊強度等特點被選為本次3D打印景觀橋的打印材料,,并且,,該款打印材料還能承受長期的日曬雨淋,這也是3D打印建筑材料的必備要求,。
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△位于桃浦中央綠地的3D打印景觀橋
2. 泉州3D打印景觀橋
我國第二座采用高分子材料3D打印建造完成的橋梁于2019年6月下旬在福建泉州百崎湖生態(tài)連綿帶完成安裝,。這是Polymaker、上海建工和酷鷹科技的第二次合作,,橋長17.5米,,高3.2米,寬3.2米,,重量12噸,,橋身整體依舊全部由高分子材料PolyCore™ ASA-3012配合3D打印技術(shù)制造完成。整個的制造周期為五周,,比起傳統(tǒng)混凝土灌漿制造法縮短了將近一半以上的時間,。
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△泉州3D打印橋梁示意圖
3D打印的泉州橋,比傳統(tǒng)的混凝土灌漿制造法省時,,在強度上也一點不比鋼筋混凝土遜色,。每平方米可以承受2千牛頓的壓強,也就是說就算橋上就算占滿人也不用擔(dān)心橋身的堅固程度,。
該橋采用了分段式的設(shè)計,,因此分段進行3D打印,之后通過獨特的鏈接機構(gòu)將每一段連接起來,,從而達到橋梁的力學(xué)要求,。
使用Polymaker的高分子顆粒材料PolyCore™ ASA-3012,,配合上海建工與酷鷹科技共同自主研發(fā)的超大尺寸的五軸增減材一體機(BGAM),可以直接進行橋梁的分段3D打印,。之后通過拼裝,、拼裝縫隙處理、涂裝和鋪設(shè)步道,,這座3D打印橋梁就完成了,。
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△泉州3D打印橋梁示意圖
3D打印橋梁的未來
3D打印景觀橋誕生的全過程,涵蓋了對模型,、建造的構(gòu)想和數(shù)據(jù)設(shè)計,,同時有別于傳統(tǒng)的外觀模式,正所謂“以科技之力鏈接藝術(shù)靈感”,,通過3D打印技術(shù)的在橋梁建造中的應(yīng)用,,極大地拓展了景觀設(shè)計的技術(shù)創(chuàng)新與探索實踐。3D打印技術(shù)正在成熟,,并正在成為更快,、更可持續(xù)和更便宜地建造人行橋或大尺寸產(chǎn)品的一個重要選擇。
目前各類大尺寸打印的解決方案已完善成熟,,Polymaker已在積極研發(fā)生產(chǎn)滿足不同大尺寸打印需求的材料,,相信在不久的將來,3D打印技術(shù)能被應(yīng)用到更多廣泛的領(lǐng)域,。
關(guān)于Polymaker:
Polymaker是一家專注于3D打印材料的高新技術(shù)企業(yè),,致力于用卓越領(lǐng)先的技術(shù)、高質(zhì)量的產(chǎn)品和細致專業(yè)的服務(wù),,推動3D打印技術(shù)在各個行業(yè)的深入應(yīng)用,,目前已成為世界一流的擠出式3D打印材料的創(chuàng)新者和供應(yīng)者。產(chǎn)品遠銷世界各大洲,,被廣泛應(yīng)用在汽車,、航空航天、工業(yè)制造,、醫(yī)療,、消費等多個領(lǐng)域中。
關(guān)于上海建工:
上海建工集團股份有限公司是中國建設(shè)行業(yè)的龍頭企業(yè),,位列世界500強企業(yè),。六十余年來,上海建工多次刷新中國乃至世界工程建設(shè)史上的紀錄,,在全國100多座城市以及全球30多個國家和地區(qū),奉獻了眾多工程精品,。近年來,,上海建工全力推進全國化發(fā)展,,加強全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同聯(lián)動,在城市更新,、水利水務(wù),、環(huán)境治理、數(shù)字化工業(yè)化建造,、建筑服務(wù)業(yè)等新業(yè)務(wù)領(lǐng)域不斷形成新的制高點,,現(xiàn)正在加快建設(shè)成為廣受贊譽的建筑全生命周期服務(wù)商。
關(guān)于酷鷹科技:
上�,?狷椏萍加邢薰臼菍I(yè)從事超大型3D打印解決方案研發(fā)的高新技術(shù)企業(yè),,公司秉承“探索未來制造方式”的理念,基于“增減材一體化+新材料研發(fā)+智能控制”的創(chuàng)新模式,,助力制造企業(yè)降低成本,、提高效率。公司現(xiàn)有智能裝備產(chǎn)品包括五軸增減材一體機(BGAM),、高速粒料打印機(SGAM),、機器人增材制造系統(tǒng)(BRAM),主要產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于建筑景觀,、航空航天,、船舶制造、軌道交通,、能源,、汽車、醫(yī)療等眾多行業(yè)領(lǐng)域,。
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