帝斯曼等三家荷蘭公司 3D打印輕質(zhì)纖維增強(qiáng)聚合物人行橋

Royal HaskoningDHV是一家荷蘭的工程咨詢公司，2019年9月5日，南極熊從外媒獲悉，該公司與全球材料生產(chǎn)商DSM（帝斯曼）以及大型3D打印機(jī)供應(yīng)商CEAD合作，共同設(shè)計(jì)并制造了一座3D打印橋。

據(jù)悉，這座人行橋采用了一種輕質(zhì)纖維增強(qiáng)聚合物（FRP）材料，通過(guò)3D打印技術(shù)建造。

CEAD首席執(zhí)行官M(fèi)aarten Logtenberg評(píng)論道：“3D打印多年來(lái)發(fā)展迅速，這個(gè)3D打印橋原型展示了我們?nèi)〉玫木薮筮M(jìn)步，這將改變這個(gè)行業(yè)的未來(lái)，不但可以加快橋梁的建設(shè)速度，而且可以讓建造過(guò)程更具成本和時(shí)間效率?！?/font>

△渲染的3D打印橋外觀

3D打印未來(lái)的橋梁

與我們常見的鋼材橋梁相比，使用FRP材料3D打印的橋梁具有多種優(yōu)勢(shì)。 除了更長(zhǎng)的使用壽命和更低的成本外，F(xiàn)RP 3D打印橋梁重量輕，堅(jiān)固耐用，幾乎不需要維護(hù)。

Royal HaskoningDHV公司與DSM及CEAD合作，將橋梁結(jié)構(gòu)、3D打印、材料、創(chuàng)成式設(shè)計(jì)、建模知識(shí)融合在一起，以實(shí)現(xiàn)更大的設(shè)計(jì)自由度。3D打印提供了一種可持續(xù)的方法，而且減少材料浪費(fèi)，同時(shí)改善了橋組件的機(jī)械性能。

△采用FRP材料3D打印的橋梁特寫鏡頭

三個(gè)合作方各有分工，其中Royal HaskoningDHV負(fù)責(zé)橋梁的設(shè)計(jì)，CEAD則提供大型復(fù)合3D打印機(jī)，DSM提供其Arnite復(fù)合材料。

Royal HaskoningDHV在橋梁的設(shè)計(jì)過(guò)程中融入了很多傳感器，通過(guò)傳感器可以預(yù)測(cè)橋梁的問(wèn)題，并且優(yōu)化橋梁的維護(hù)，也有助于確保其安全性并延長(zhǎng)其使用壽命。 Royal HaskoningDHV的業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理Maurice Kardas表示，這些傳感器還可以帶來(lái)新的功能，例如監(jiān)控環(huán)境或提供有關(guān)橋梁狀況的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)報(bào)告。

“我們?nèi)降暮献髡诟淖內(nèi)藗兯伎己徒ㄔO(shè)橋梁的方式，與鋼橋相比，F(xiàn)RP橋具有更長(zhǎng)的預(yù)期壽命和更低的生命周期成本。通過(guò)使用新的3D打印技術(shù)，使我們能夠打印大型連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性部件?！癒ardas解釋道。

DSM的Arnite材料是玻璃填充的熱塑性PET，在CEAD的3D打印過(guò)程中與連續(xù)玻璃纖維結(jié)合。 Arnite不僅具有高強(qiáng)度性能，而且還是一種可回收材料，因此提高了橋梁設(shè)計(jì)的可持續(xù)性和多功能性。

Royal HaskoningDHV將于9月4日至6日在紐約市舉行的2019年IABSE大會(huì)上發(fā)表演講，該大會(huì)將分享其見解和3D打印FRP橋梁的最新發(fā)展。

△3D打印橋梁的延時(shí)攝影，圖片來(lái)自DSM

CEAD連續(xù)纖維增材制造

自2015年以來(lái)，隨著Markforged Mark One的發(fā)布，連續(xù)纖維3D打印已經(jīng)商業(yè)化。 據(jù)CEAD透露，他們2018年4月開發(fā)了用于工業(yè)應(yīng)用的連續(xù)纖維增材制造（CFAM）機(jī)器。

最近，在2019年5月，CEAD和DSM建立了合作伙伴關(guān)系。 兩家公司正在開發(fā)新的原料，模具和最終用途的應(yīng)用。

中國(guó)的3D打印橋

前不久，南極熊報(bào)道過(guò)一個(gè)國(guó)內(nèi)公司3D打印聚合物橋梁，與荷蘭這個(gè)3D打印橋相類似。近日，該橋梁已經(jīng)在福建泉州完成了按照工作。

其實(shí)5月31日，南極熊已經(jīng)在上?？狷棛C(jī)器人科技有限公司的工廠內(nèi)，看到了正在組裝過(guò)程中的泉州3D打印橋。

泉州橋的長(zhǎng)度17.5米，高3.2米，寬3.2米，重量12噸，橋身整體都是由高分子材料使用3D打印技術(shù)制造完成。全部制造周期五周時(shí)間，比起傳統(tǒng)混凝土灌漿制造法縮短了將近一半以上的時(shí)間。強(qiáng)度上也一點(diǎn)不比鋼筋混凝土遜色，每平方米可以承受2千牛頓的壓強(qiáng)，也就是說(shuō)就算橋上就算占滿人也不用擔(dān)心橋身的堅(jiān)固程度。

這是繼去年上海桃浦中央綠地公園的景觀橋之后，上?？狷棛C(jī)器人科技有限公司近期又完成了另一座同樣使用3D打印技術(shù)完成的橋梁。2018年11月完工的桃浦中央綠地景觀橋，重6噸采用橫向一體化打印成型，而2019年6月完工的泉州連綿帶山巒景觀橋，重量提升1倍達(dá)到12噸，采用縱向打印分為16段打印后組裝完成。所使用的材料都是ASA+玻璃纖維增強(qiáng)顆粒高分子材料。

編譯自：3dprintingindustry