在建筑行業(yè)，增材制造如今被廣泛應(yīng)用。無論是建造房屋、學(xué)校，甚至是橋梁，3D技術(shù)都能帶來極大的好處。在城市建筑的結(jié)構(gòu)和步道方面，近年來3D打印橋梁項(xiàng)目數(shù)量激增。許多國(guó)家現(xiàn)在采用增材制造來建造這些連接結(jié)構(gòu)，部分原因是成本較低。為了進(jìn)一步了解這類項(xiàng)目以及增材制造如何促進(jìn)橋梁建設(shè)，我們整理了一份近年來一些最重要舉措的清單，無論這些項(xiàng)目已完成或仍在建設(shè)中。

一條用量減少60%的走道

雖然難以置信，但這個(gè)項(xiàng)目確實(shí)成真。具體來說，根特大學(xué)推動(dòng)了通過增材制造打造一條所需材料更少且環(huán)境影響更小的路徑。在該項(xiàng)目中，根特大學(xué)與Vertico和以色列理工學(xué)院合作設(shè)計(jì)了這座人行橋，雖然規(guī)模不算突出，但在美學(xué)上非常出色，尤其因其拓?fù)鋬?yōu)化而引人注目。為此，他們使用了混凝土3D打印機(jī)，打印體積為4.5 x 2 x 2.5米，材料專門為此設(shè)計(jì)。通過這種方式，公司旨在減少二氧化碳排放，提升建筑行業(yè)的生產(chǎn)力。

埃因霍溫理工大學(xué)的合作

著名建筑師米歇爾·范德克萊與Summum Engineering和Witteveen+Bos合作，與埃因霍溫理工大學(xué)（TU/e）合作，設(shè)計(jì)了為自行車騎行建造的最長(zhǎng)3D打印橋梁的3D模型。該橋在圣戈班韋伯Beamix的3D打印中心制造，該中心使用多個(gè)BAM機(jī)械臂。這座長(zhǎng)29米的橋梁設(shè)計(jì)為圓形和自然形狀，以與戶外布局融合。

Acciona 3D打印馬德里一座橋梁

可以說，這些是世界上第一批安裝的3D打印橋梁。這座混凝土橋位于馬德里阿爾科本達(dá)斯，由西班牙公司Acciona設(shè)計(jì)，該公司涉足多個(gè)業(yè)務(wù)線，包括能源、基礎(chǔ)設(shè)施，并曾涉足增材制造。雖然Acciona負(fù)責(zé)3D打印工藝，但混凝土人行橋由加泰羅尼亞高級(jí)建筑學(xué)院設(shè)計(jì)。關(guān)于技術(shù)層面，我們可以強(qiáng)調(diào)橋長(zhǎng)12米，寬1.75米，這標(biāo)志著伊比利亞國(guó)家土木工程的一個(gè)里程碑。此外，其設(shè)計(jì)具有有機(jī)和仿生建筑風(fēng)格，仿佛自然的形態(tài)。

荷蘭第一座3D打印橋梁

2017年，埃因霍溫理工大學(xué)（TUE）與BAM Infra公司設(shè)計(jì)了荷蘭首座3D打印混凝土橋梁。這座由800層混凝土組成的橋梁，長(zhǎng)8米，寬3.5米，位于一條溝渠上，因此連接了兩條道路。與許多情況一樣，TUE和BAM基礎(chǔ)設(shè)施聲稱通過3D打印最大限度地減少了建造此類結(jié)構(gòu)所需的混凝土量。該橋位于蓋默特鎮(zhèn)，僅用3個(gè)月建成。

上海最長(zhǎng)的混凝土橋

令人印象深刻的176單位水泥支撐著中國(guó)最長(zhǎng)的3D打印混凝土橋（最初是世界橋，后被荷蘭的一個(gè)項(xiàng)目超越），使行人能夠穿越上海運(yùn)河。該橋由清華大學(xué)吳維國(guó)教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)，采用增材制造技術(shù)，位于威斯多姆灣附近。上海的人行結(jié)構(gòu)靈感來自中國(guó)趙州的歷史安吉橋，旨在代表3D技術(shù)在各種工程項(xiàng)目中的潛力。施工過程中使用了兩只機(jī)械臂，混凝土拱門耗時(shí)450小時(shí)。團(tuán)隊(duì)聲稱，與傳統(tǒng)制造工藝相比，實(shí)施成本可節(jié)省三分之二。

一個(gè)3D打印的可伸縮橋

去年夏天，中國(guó)發(fā)布了另一座部分得益于增材制造設(shè)計(jì)的橋梁，這次還配備了非常特殊的功能。它設(shè)計(jì)為隨時(shí)收回，通過藍(lán)牙連接的一個(gè)簡(jiǎn)單按鈕控制。整座橋并未經(jīng)過3D打印，僅由三天內(nèi)通過增材制造定制的三角形面板組成。這36個(gè)元素采用了由回收材料制成的復(fù)合材料。這座橋長(zhǎng)9米，寬1.5米，安裝在智慧灣公園內(nèi)。

海軍陸戰(zhàn)隊(duì)3D打印橋梁作戰(zhàn)測(cè)試

2019年，美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)為特種部隊(duì)開展了自動(dòng)化遠(yuǎn)征結(jié)構(gòu)（ACES）打印機(jī)現(xiàn)場(chǎng)作培訓(xùn)項(xiàng)目。雖然海軍陸戰(zhàn)隊(duì)仍在試驗(yàn)大型混凝土和鋁制打印機(jī)系統(tǒng)，但他們計(jì)劃部署這類3D打印機(jī)，使現(xiàn)場(chǎng)工程師能夠定制橋梁結(jié)構(gòu)，跨越任何陸地間隙。“目前唯一的限制是與工業(yè)商達(dá)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)協(xié)議。”海軍陸戰(zhàn)隊(duì)快速保障辦公室先進(jìn)制造運(yùn)營(yíng)組組長(zhǎng)馬修·弗里德爾上尉解釋道。他預(yù)測(cè)，在未來幾年左右，增材制造行業(yè)和美國(guó)國(guó)防部將達(dá)成使用專有3D技術(shù)的協(xié)議。

鹿特丹一座行人3D打印橋梁

皇家哈斯科寧DVC、CEAD和科維斯特羅合作，誕生了首個(gè)輕量化3D打印人行天橋原型，采用玻璃填充熱塑性復(fù)合材料制造。兩家公司聲稱選擇這種材料是因?yàn)槔w維增強(qiáng)聚合物橋以其使用壽命更長(zhǎng)且生命周期成本低于鋼材而聞名。他們還指出，顯然這是首次有人利用3D打印技術(shù)制作由大型連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性部件組成的橋梁。該技術(shù)采用了熔融顆粒制造和科維斯特羅的Arnite AM8527顆粒材料。他們列舉了橋梁的多項(xiàng)好處，包括縮短施工時(shí)間、提高可持續(xù)性、減輕維護(hù)負(fù)擔(dān)和延長(zhǎng)使用壽命。目前，這座橋僅作為原型存在，但最終將安裝在鹿特丹的克拉林塞博斯公園內(nèi)。

塑料基3D打印橋

2018年，中國(guó)建筑公司上海機(jī)械化建筑集團(tuán)（SMCC）與3D耗材制造商Polymaker合作開發(fā)了一款原創(chuàng)的3D打印橋梁。該橋以塑料為基礎(chǔ)，專為行人設(shè)計(jì)，長(zhǎng)15.25米，寬3.8米，重量不少于5800公斤。為此，兩家公司表示他們顯然使用了一臺(tái)XXL打印機(jī)，打印體積為長(zhǎng)24米，寬4米。關(guān)于所用材料，他們聲稱使用ASA（丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯的縮寫），并富含玻璃纖維。

塑料基3D打印橋

2018年，中國(guó)建筑公司上海機(jī)械化建筑集團(tuán)（SMCC）與3D耗材制造商Polymaker合作，開發(fā)了一座原創(chuàng)的3D打印公園橋梁。該橋由塑料制成，專為行人設(shè)計(jì)，長(zhǎng)15.25米，寬3.8米，重量5800公斤。為此，公司使用了一臺(tái)長(zhǎng)24米、寬4米的XXL打印機(jī)。材料方面，團(tuán)隊(duì)使用了裝載玻璃纖維的丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯（ASA）。2019年，橋梁成功安裝完成，預(yù)計(jì)將在公園內(nèi)使用30年。

迪亞曼蒂橋

達(dá)芬奇橋

新落成的巴里達(dá)芬奇大橋展示了3D打印如何將歷史愿景與可持續(xù)創(chuàng)新相結(jié)合。該建筑使用WASP大型3D打印機(jī)建造，由13個(gè)相互鎖砌塊組成，采用由石料廢料和石灰制成的砂漿，賦予大理石和石材加工副產(chǎn)品新的用途。這座橋靈感來自達(dá)·芬奇16世紀(jì)的設(shè)計(jì)，依靠3D打印元件的高精度實(shí)現(xiàn)其自承形態(tài)。該項(xiàng)目不僅將達(dá)·芬奇的理念付諸實(shí)踐，也展示了數(shù)字制造如何減少現(xiàn)代建筑中的環(huán)境影響。

圖片來源：WASP

鳳凰大橋

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