威尼斯歐洲文化中心的“時間空間存在”展覽上展出一組研究人員和行業合作伙伴公布了一種新的 3D 打印混凝土橋梁設計。
項目由設計事務所Massive Form的創始人兼賓夕法尼亞大學多面體結構實驗室主任Masoud Akbarzadeh 教授牽頭，與瑞士公司Sika Group合作，研究如何將計算幾何和機器人 3D 打印應用于混凝土建筑，以提高效率、適應性和可持續性。
3D打印結構名為“Diamanti”，由九個預制混凝土段組成，每個段均采用西卡公司開發的雙組分水泥基混合料生產，并通過機械臂打印而成。每個段的幾何形狀包括空心部分和圖案化表面，在保持結構完整性的同時降低了隱含碳排放。
橋梁各部分采用后張法組裝，采用八根未灌漿鋼纜，這種方法無需使用粘合劑和灌漿，使整座橋梁完全可拆卸和回收。
△人工智能生成的低碳3D打印Diamanti橋梁圖像。圖片來自Massive Form。
小說《迪亞曼蒂橋》
本項目迄今為止已建造了兩個版本的迪亞曼蒂橋。第一個是由荷蘭公司Vertico生產的2.5米原型橋，也是威尼斯展出的橋。第二個由法國公司Carsey3D建造，橋長10米，已在9米跨度下進行了測試，證實了該系統可以擴展并投入實際使用。
橋梁結構邏輯由多面體圖解靜力學 (PGS) 塑造，這是一種通過多面體框架映射壓縮力和拉伸力流動的方法。這種方法產生的管片具有菱形抗碎裂表面，能夠提供剛度，更有效地分配載荷，并在不犧牲強度的情況下減少混凝土用量。
雖然展示模型的深度只有26厘米，但同樣的原理可以應用于更長的跨度。模塊化設計旨在減少生產過程中的浪費，簡化部件運輸，并在橋梁達到使用壽命時輕松拆卸。
據設計邦 (Designboom) 報道，這座橋的建設匯集了多個領域的專業知識。后張拉系統工程公司 AEVIA 提供了后張拉系統，紐約城市學院(CCNY) 和維拉諾瓦大學的研究人員進行了獨立的結構分析，法國混凝土工業研究中心(CERIB) 進行了負載測試。
這些貢獻共同將 Diamanti 變成了低碳、可拆卸基礎設施的工作原型，將計算設計與新材料和增材制造聯系起來。
△威尼斯“時間、空間、存在”展覽上展出的2.5米模型。圖片由馬蘇德·阿克巴扎德教授提供。
3D打印橋梁在全球范圍內擴展
增材制造因其能夠提高材料效率、降低成本和縮短施工時間而廣泛應用于世界各地的橋梁建設、高架橋和其他土木工程項目。
與此同時，上海機械化建設集團有限公司與線材制造商Polymaker合作，在中國推出了一座15.25米長的3D打印人行天橋。該項目旨在展示無污染的建筑方法和“智能”技術的融合，體現了增材制造技術在公共基礎設施領域的應用。
在荷蘭，全球營養科學與材料公司帝斯曼 (DSM)參與建造了鹿特丹 Kralingse Bos 公園的一座3D 打印人行天橋，該天橋采用可回收材料。該裝置首次采用了纖維增強熱塑性塑料，拓展了橋梁建設的材料范圍。
巴黎在大型打印基礎設施方面也取得了進展。由3D打印公司XtreeE組成的財團贏得了一項合同，將用結構混凝土設計和建造一座40米長的3D打印人行天橋，為2024年奧運會做準備。這表明，這項技術在備受矚目的城市項目中越來越受到認可。
來源：南極熊
