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在上海建工机施集团的数字三维建造中心里,一座长15.25米、宽3.8米、高1.2米的s形曲面桥,就是花了35天用3d技术“一次成型”出来的。

在此之后,它还要通过抗压、加载等测试考验,才能被安装在桃浦智创城中央公园内。

工作人员体验3d打印桥 新民晚报首席记者 刘歆 摄

用3d技术打印一座桥,其实早有先例。去年7月,同济大学内就有全球第一组3d打印完成的步行桥,两座桥跨度分别为4米和11米。不过,当时这两座桥只用于展示。而上海建工机施集团的这座桥,将是全国首座投入实际使用的3d打印桥,其牢靠性更让人关注。

打印出的桥,怎么确保牢固度?

“这座桥的特别之处,就是在材料和建造工艺上,是颠覆性的创新。”上海建工集团副总工程师、机施集团总工程师陈晓明说,材料的选择是关键。

建造团队经过多次对比和试验,最终选定了在asa(一种工程塑料)中加入一定比例的玻璃纤维,以及抗老化材料等,使这座桥具备高耐候性、高抗冲击强度等特点,能承受长期的日晒雨淋,同时又满足3d打印材料和建筑材料的要求,确保桥体的强度和耐久性都符合国家建筑行业标准。

由上海建工机施集团联合开发的龙门架复合3d打印机器人系统,则是这座桥成功完成的“功臣”。这套系统主要由3轴龙门结构、6轴高精度工业机器人、高速挤出装置(数控喷嘴)组成,打印精度达到毫米级。

在景观桥3d打印现场,打印机器人有条不紊地吐料、拍打、粘合,不仅工人少了,而且现场干净整洁,没有产生扬尘和建筑垃圾。除了人力成本的降低和文明施工的提升,整座景观桥打印只用了35天时间,智能建造让速度有了大的飞跃。

几百万次拍打,成就“颜值在线”

陈晓明介绍,这座15米长的桥是一层一层“叠加”上去的,打印一层耗时8小时,可以完成4毫米的厚度。由于一层有15米长,因此最怕材料降温不均匀,到铺第二层时产生热裂缝、热翘曲。因此,在打印工艺上,建造团队采用“打印前预热,打印后保温”等方式,提高打印作业空间的温度,保证3d打印材料层层粘结力,达到材料本身强度的80%—85%。

这座桥能打印成功,并不是一蹴而就的。记者获悉,一年半前,建造团队接到该工程后,就展开了研究,先从手掌大的桥打印起,然后1米、5米、15米逐步递增,才有了如今这座15米的桥。

待安装完毕后,市民可以前往桃浦智创城中央公园,零距离接触这座15米长的大型3d打印作品。

“3d打印在教育、医疗、汽车等领域已得到广泛应用,而建筑领域正处于起步阶段。”陈晓明表示,3d打印建筑目前还没有现成的规范标准可参考,此次打印的3d打印树脂景观桥,是根据相应的高分子材料规范和桥梁设计规范来做的。

“根据实验室测试结果,这座桥每平方米荷载250公斤,即每平方米至少可容纳4个成年人同时经过。使用寿命上,目前可确保30年左右。如果桥梁有损坏,也可以通过更换局部来进行维修。”

3d桥效果图 上海建工机施集团提供

3d打印桥,

你打算去现场体验一下吗?

图片来源:上海建工机施集团

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