3D 列印新境界!世界最大 3D 列印混凝土橋樑落成


全世界最大的 3D 列印混凝土人行橋,在清華大學建築學院徐衛國教授、中南置地數位建築研究中心(JCDA)、上海智慧灣投資管理公司所組成的團隊設計、興建下,日前於上海寶山區工業創意設計園區落成。

3D 列印新境界!世界最大 3D 列印混凝土橋樑落成
整座橋全長 26.3 公尺、寬 3.6 公尺,採用全世界最古老的大跨度單孔敞肩坦弧石拱橋--趙州橋的橋樑結構,設計團隊在實際把橋列印出來之前,先以 1:4 的比例建構出實體模型,進行結構破壞測試,確保橋樑的符合人行橋最大負載要求,才使用由徐衛國教授團隊獨立開發的 3D 列印混凝土系統,進行列印。這個系統結合了數位建築設計、列印路徑生成、操作控制系統、最新列印工具組成,總共耗時 450 個小時、動用兩隻機械手臂才完成。


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這個列印系統在三個方面的創新性,具有領先國際的地位。首先,機械手臂列印能夠避免在噴射的過程中發生堵塞,以及在材料堆疊的過程中發生崩塌;第二,列印路徑生成系統和操作系統能夠協調形體設計、材料泵送、機械手臂活動等各個系統,使其同時運作;第三,其獨特的列印材料配方具有合理的材性和穩定性。


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人行橋的設計採用 3D 實體建模,橋欄杆的形狀看起來就好像是飄動的緞帶,優雅的座落在上海智慧灣的池塘之上,而橋面則採用瑙珊瑚的紋路,以白色卵石填滿中間的空隙。設計團隊還在橋上安裝即時監控系統,包括振弦式壓力感應器、高精度應變監控系統,能夠隨時收集橋樑的受力和變形狀態的數據,對於後續追蹤新混凝土材料的表現,以及列印成品的結構力學性能,非常有幫助。


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如果沒有經過這麼仔細的介紹,一般人很難想像這座看似普通的石橋,後面會需要這麼多的精密設計和工程運算,而這樣的工程創新,如果發展成熟,應該可以好好大展身手,帶給大家更多建築工程上的突破才是。


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