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2019年08月20日  星期二

3D打印,星耀绿博会

时间:2019年08月13日        来源:建筑时报         作者:林汝恺

    

    在人头攒动的2019绿博会上,上海建工机施集团的展台无疑是人气火爆、令人瞩目的焦点。观众们不仅前来了解前沿的3D打印技术和功能,观摩其杰作,更是想通过直接的洽谈,寻找抓住市场“制高点”的机会。

   上海建工机施集团是上海建工集团股份有限公司的核心企业之一,是国家认定的高新技术企业和创新型企业,具有房屋建筑工程和市政公用工程施工总承包双壹级资质,钢结构工程、地基与基础工程、起重设备安装工程等多项专业承包壹级资质,以及城市轨道交通工程专业承包等资质,拥有特种设备安装的技术力量和基础配备,是一家以技术含量高、装备实力强、品牌效应好为特色的专业施工企业。

    此次绿博会,机施集团带来了的毫米级3D打印装备和大尺度复杂建筑结构3D打印工艺。

    据在现场的机施集团工程研究院机电工程所所长、智能建造中心主任龚明介绍,现场展示的上海建工机施集团联合相关单位共同研发的龙门架复合3D打印机器人系统,主要由三轴龙门机床、高速3D打印喷头、高精度数控系统组成。其中三轴龙门机床具备25米的X轴行走范围,Y轴行程4米,Z轴行程1.5米,定位精度可达0.1毫米,是目前世界上最大的高精度3D打印设备。而公司研发的高速3D打印喷头,其挤出量可达到12公斤/小时,配合其具有自主知识产权的层间密实工艺,可大大提高3D打印的层间结合力,显著提升打印质量。

                 机施集团工程研究院机电工程所所长、智能建造中心主任龚明

 

    龚明介绍道,作为上海市高新技术企业,上海建工机施集团的3D打印设备不仅达到毫米级,且打印产量大、稳定性佳,作为一套智能建造设备,还能在后期实现智能制造的增材、去材一体化。此次展出的大尺度复杂建筑结构3D打印工艺,就曾在不久前的上海桃浦中央绿地景观桥项目上成功实施应用。该项目也是我国当前建筑工程领域将设计蓝图转变为实物,并投入实际使用的首次开拓性尝试。

    据悉,该景观桥长15.25米,宽3.8米。它冲破了传统桥梁设计的局限,将参数化的数字构建方式融入其中。设计时,充分发挥三维设计、建造的优势,制定了符合一定秩序的表皮变化单元,使得最终的表皮系统呈现出有机渐变的形态。在制作过程中,采用在ASA(一种高分子材料)中加入一定比例的玻璃纤维,使材料更具备高耐候性、高弹性模量、高屈服强度和高抗冲击强度等特点,且能承受长期的日晒雨淋,同时满足3D打印材料和建筑材料的要求。在打印工艺上,通过近百次打印试验和不断优化,采用预热及后保温装置,提高打印作业空间的温度,保证3D打印材料层层粘结力;同时研制了密实装置,经过几百万次的拍打,显著提高打印效果。另外,对该桥表面进行艺术涂装,使具有艺术气息的景观桥更具靓丽色彩。龚明强调,这是国内第一座运用3D打印技术完成的一次成型、最大跨度、多维曲面的高分子材料景观桥。其乳白色的桥身,流线的造型,新颖的制作工艺,将传统书法中的“常行所当行,常止不可不止”的理念,巧妙地融入到桥体外观中,已成为上海桃浦智创城中央绿地内一道靓丽的风景线。

 


 国内第一座投入使用的,运用3D打印技术完成的一次成型、最大跨度、多维曲面的高分子复合材料景观桥---桃浦中央绿地景观桥

 


                                桃浦中央绿地景观桥

 

    龚明还透露,继去年上海桃浦中央绿地公园的景观桥之后,上海建工近期又完成了另一座位于福建泉州、同样使用3D打印技术完成的桥梁。

 


                                          泉州桥施工图

  

    据了解,这座桥的设计理念提取地山、水、林、田、塘之意境,以简洁动感山水的流线为元素,在整体桥梁形态及栏杆形态上,追求山峦起伏的叠影视觉效果。桥梁结合后期梦幻雾森景观,打造一座较为梦幻极具想象力的山影桥。所以桥身模仿了连绵山峦的形态有着优美的连续不规则弧线造型。然而这种不规则弧线造型对于传统建造工艺来说是个非常棘手的问题,为了完成这项特别的任务,上海建工联手国内在大尺寸3D打印方面具有优势的上海酷鹰机器人科技有限公司,通过先进的增材制造工艺完成了这座优美造型的桥梁制造。

    这座桥的长度达到了17.5米,高4米,宽3.2米,重量12吨,桥身整体都是由高分子材料使用3D打印技术制造完成。全部制造周期五周时间,比起传统混凝土灌浆制造法缩短了将近一半以上的时间。此外由于采取了钢结构叠合工艺,强度上也一点不比钢筋混凝土逊色,每平方米可以承受2千牛顿的压强,也就是说就算桥上站满人也不用担心桥身的坚固程度。

 

    龚明认为,使用的高分子材料,是一次大胆的实践3D打印技术应用到建筑业的成熟,路还相当长,特别是从实验到实践落地并适用,还在不断的探索积累中,而桃浦智创城中央绿地景观桥和泉州景观桥这两座3D打印桥的成功实施,为3D打印在项目的实用落地上作出了突破性的贡献。此次展示的3D打印设备,是以软件和工艺为主,而装备只是其中一部分。与传统施工模式相比,3D打印精度更高、尺寸更大,可满足的空间结构更多。且具有施工过程无污染、成本低、工期短,材料环保等特性,将成为建筑施工领域生产方式进步升级的一个标杆。

    上海建工机施集团的3D打印技术、工艺与装备的优势,已吸引了行业的高度关注。据了解,上海建工机施集团投入巨资进行3D打印设备与技术的研发,认为3D打印是划时代的新兴战略产业,必将推动建筑业实行工业化生产的全新升级;3D打印使用的材料也是真正的环保节能型材料,充分体现了先进性、引领性。真正突破了传统的建筑业生产施工模式,绿色环保,一体化智能化制造,特别是材料和处理方式决定了3D打印更方便“拗造型”,能够赋予设计师更大的创作空间,可以将传统的建筑创作得更优美,未来可以提供更多的科技与艺术完美结合的实例。

 

 

 

 

 

 

 


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