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为什么要建造3D打印桥？
2020-07-30 16:33:43
      对于建造桥梁，我们中国已经有了数千年的经验。历史上结构稳固的桥梁，甚至会沿用至今，那我们为什么要用3D打印建造桥梁呢？本文将会为你解答。
 
      3D打印桥在建筑领域迈出令人振奋的一步的原因有很多。3D打印不仅使制作有趣，奇特的形状变得更加容易，而且还有助于节省材料。这样既减少了成本，又减少了构建时间。在当今时代，这种方式是被认可的。

      3D打印桥 上海
 

世界上最长的3D打印人行天桥。资料来源：archpaper.com
 
      去年年初，中国成为了世界上最大的步行3D打印桥的所在地。它的惊人长度为26.3 m，宽度为3.6 m。这座桥梁是由中国著名的大学之一清华大学的徐卫国教授设计的。使用由大学工程师和研究人员团队开发的混凝土3D打印系统完成构建。该系统由两个机械臂组成，它们可以移动并沉积混凝土层。
 
      此尺寸的3D打印结构必须打印成多个部分进行拼接，拱形结构由44个3D打印混凝土块组成，桥梁的侧面由68个部分组成。所有混凝土零件的整个印刷过程总共花费了450个小时。
 
      桥的部分是空心的，以节省重量和材料使用量。但是，为了匹配所需的结构强度，将增强纤维添加到了混凝土混合物中。
 
      当然，这座桥梁的主要目的是展示建筑领域3D打印的纯粹潜力。由于有了3D打印，这种桥的生产成本大大降低。不需要传统混凝土建筑技术所需的钢筋和模板。据估计，如果使用传统建筑技术建造，这座桥的价格将高出30％左右。从事此项目的研究人员将不同的传感器嵌入桥梁内部，以监测结构的振动和应力。这个想法是传感器监视桥结构在变化的载荷下的行为。然后，收集的数据可用于混凝土3D打印的进一步开发。
 
      3D打印桥   阿姆斯特丹

 

MX3D的3D打印桥。资料来源：奥雅纳

 
      通常，设计和生产形状复杂的桥梁要花费好几年的时间。使用3D打印，可以减少建造桥梁所需的时间，并且桥梁本身在设计方面可能会更加有趣。荷兰公司MX3D因其3D打印桥项目而闻名。团队用了不到一年的时间生产了一座钢桥。它具有令人难以置信的设计，全长12.5米，最大宽度6.3米！施工经历了多次迭代。原因之一是为了更好地保护桥梁免受潜在的船撞。最终安装桥之后，需要跟踪桥的运行状况。这要归功于整个过程中安装的许多传感器，这些传感器收集实时数据以确保桥的性能良好。
 
      3D打印桥  荷兰杰默特

TU / e的3D打印桥。资料来源：Design Indaba
 
      世界上第一个3D打印桥来自荷兰，由埃因霍温科技大学（TU / e）设计。它是用钢筋预应力混凝土印刷的，但真正的创新是内在的东西。用于建造桥梁的混凝土3D打印机在打印时会将钢丝集成到各层中。这座高8米的桥分为多个部分，并在安装桥的Gemert现场将它们连接在一起。建造过程花了三个月的时间，比生产混凝土桥梁的标准方法更快，材料效率更高。3D打印桥梁的优点之一是，与填充模具的传统技术相比，所需的混凝土要少得多。打印机仅在需要的地方放置混凝土。”最终的结果是可以支撑五吨，这比骑自行车者的桥梁所需要承受的重量还要多  。
 
      3D打印桥  西班牙阿尔科文达斯

 

IAAC的3D打印桥。资料来源：IAAC

 
      2018年西班牙建造了它的第一座3D打印桥。该项目设计由加泰罗尼亚高级建筑研究所（IAAC）领导，并由Acciona执行。这座桥长12米，宽1.75米。它在内部具有附加的非3D打印围栏。该桥的设计目标是使用尽可能少的材料，但要获得最大的结构性能。桥梁是使用钢筋混凝土在混凝土3D打印机上打印的，从概念草图到桥梁的安装，该项目用了一年半的时间。IAAC使用参数化设计技术，可以整合自然界中的模式。通过这种方式，团队能够生产出具有最佳分布材料的功能齐全的人行天桥。
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