打破科幻与现实的界限?荷兰这座不可思议的桥,带我们一窥未来
之前我们谈到了中国夺冠热门跳水,这一期咱们聊聊世界首座3D打印铁桥。
最近,世界上第一座3D打印的不锈钢桥梁,成功"落户"在荷兰首都阿姆斯特丹红灯区的古运河之上。
如果你看多了粗犷硬朗的现代桥梁,这座桥绝对会让你眼前一亮,大呼不可思议!
世界首座3D打印不锈钢桥
它看起来就像 一整块不锈钢材打造而成 ,看不到一颗铆钉,也看不到传统桥梁的拼接结构,其外型曲线自然流畅,透露出浓浓的 未来科技感 。
桥身侧面
这个曾获得荷兰设计周公共设计奖的桥梁,是由荷兰MX3D科技公司与众多合作伙伴共同开发的,其设计和制造过程应用了最先进的计算机智能设计和机器人3D打印技术。 智能设计
MX3D公司与图形算法软件的领跑者Grasshopper,以及参与过北京鸟巢奥运场馆设计的Arup合作 ,采用先进的 参数化设计建模和图形算法 ,把 结构计算和几何调整结合起来,训练算法识别桥梁的非关键结构,以实现智能设计。
智能设计
当设计要求明确之后,设计师就可以借助计算机强大的运算能力,对原始设计方案进行快速连续地多次迭代完善,得到最终也是最佳的设计方案。
该项目从最初的U型桥梁设计开始,经过智能设计,形成大家看到的S型桥梁, 既实现了结构的完整性和功能性,又兼具了设计美感 。
S型桥身
智能设计和3D打印的结合,简化了设计和生产过程,不仅让设计师能够探索更大的形式自由,还可以缩短产品的生产交付时间。 超大尺寸3D打印
为了实现超大尺寸金属结构的3D打印,MX3D公司把焊接用的机器人升级改造成可以3D打印不锈钢桥的建造设备。
3D打印建造设备
整桥的建造过程从桥的两端开始,3D打印设备使用高温融化的不锈钢,根据数字模型逐层构建桥体结构。
建造示意图
当然,这种新型不锈钢不同于普通钢材,建造团队还提前对这种材料进行了包括负载能力在内的多项测试,来确认这种新型3D打印钢的性能,从而确保桥梁的结构强度符合安全规范要求。
这座 跨度12.5米,重达4.5吨 的不锈钢桥梁,在2018年4月就完成了主体结构的3D打印,在安装上桥面之后还参展了同年10月的荷兰设计周,并且荣获 公共设计奖 。
荷兰设计周参展
然而由于安装地点所在的古运河迟迟未完成整修,该桥的安装工作也一直无法开展,直到最近桥体才通过运河运输到现在的桥址,完成架设并且正式通行。 数字化副本
这座桥梁还配备了一个由 众多传感器组成的态势感知网络 ,收集桥体不同位置上的形变、位移和振动数据,也包括附近空气温湿度等信息。
桥体态势感知网络
通过这个感知网络,工程师可以远程实时监控桥梁的健康状况,还能研究它在整个使用寿命里的所有变化。
此外帝国理工学院的研究人员还将深度挖掘收集到的数据信息,在计算机内构建一个 数字化桥梁副本(动态的计算机桥梁模型) 。
行人通行情况
这个数字化副本将揭示不同环境条件和动态负载下的桥梁性能,以及行人通行使用情况,所有这些都有助于进一步开发智能设计语言,并且为以后设计和建造类似的超大尺寸3D打印金属结构积累数据和经验。
英国"铁桥"
回顾历史,1779年世界上第一座铁桥在英国什罗普郡赛文河上建成之后,它为工业革命时期的工程师们带来了很多设计灵感,也成为当时许多公共设施建设参考的对象,影响十分巨大。
而在200多年后的今天,这个位于荷兰运河上的世界第一座3D打印铁桥 同样具有深远的借鉴意义 。
3D打印"铁桥"
因为在城市面貌日益趋同的现在,大家可能都有这样的感受:出差旅行到不同的城市,越来越难体会到城市的特色,除了景点之外和家乡城市差异不大,觉得哪哪都差不多!
值得庆幸的是,先进智能设计和3D打印技术的应用能够解决这个"痛点",让城市摆脱一成不变的形象。
将来大家无论出行到哪里,都能收获新鲜感,再也不会让人有此地似曾相识的感觉!
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