長22.5米，35天打印12噸材料，成都驛馬河公園3D打印橋來啦！

2021年9月2日，南極熊獲悉，由上�？狷椏萍加邢薰�司與上海建工園林集團(tuán)、中國建筑西南設(shè)計研究院景觀院、上海建工機(jī)施集團(tuán)共同打造的成都驛馬河公園“流云”3D打印景觀橋一經(jīng)亮相，就引發(fā)了極大的關(guān)注！

▲ 成都橋現(xiàn)場實(shí)拍

（圖片來源：中建西南院景觀院）

成都驛馬河公園“流云”3D打印橋（以下簡稱“成都3D打印橋”）位于成都龍泉驛區(qū)驛馬河公園杉影湖之上，這也是酷鷹繼上海桃浦3D打印橋、福建泉州3D打印橋后，完成的第三座尺寸更大、造型更優(yōu)美、工藝更完善的超大型高分子材料3D打印橋。

成都3D打印橋整橋全長66.58米，其中3D打印橋部分長22.5米、寬2.6米、最高處 2.7米，橋梁造型蜿蜒靈動，設(shè)計靈感源于驛馬河自由奔騰的河流，似舞動的絲綢在河面展開，伴隨著光影的變幻，產(chǎn)生極具藝術(shù)感的視覺享受，彰顯科技與設(shè)計的完美結(jié)合。

▲ 設(shè)計效果圖

▲ 成都橋現(xiàn)場實(shí)景圖

那么，這座超長的高分子材料3D打印橋是如何打造而成的呢？

總體技術(shù)路線

成都3D打印橋的總體技術(shù)路線為：結(jié)合數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行橋梁造型設(shè)計優(yōu)化，將整體3D打印橋分成20段進(jìn)行熔融沉積成型形成分段打印構(gòu)件，承重結(jié)構(gòu)采用箱型鋼梁，獨(dú)立的打印構(gòu)件通過機(jī)械連接方式和鋼箱梁進(jìn)行可靠連接，在現(xiàn)場進(jìn)行分段組裝完成。

一方面，多維度曲面的橋身設(shè)計與有機(jī)漸變的表皮肌理，如果采用傳統(tǒng)工藝較難實(shí)現(xiàn)，且費(fèi)時費(fèi)力。而采用3D打印的方式能將橋身、橋欄桿等所有部件，一并納入外觀體系，一體化完成打印制作，百分百還原參數(shù)化設(shè)計理念，實(shí)現(xiàn)設(shè)計與施工建造技術(shù)的融合。

另一方面，目前大多數(shù)增材制造技術(shù)采用熔融沉積成型工藝時都會產(chǎn)生殘余應(yīng)力和翹曲問題，因此我們在成都3D打印橋的整體制作中采用了多因素分析法，即通過控制環(huán)境溫度、材料三段熔融溫度、玻璃化溫度、單層打印時間等打印工藝參數(shù)來解決打印構(gòu)件由于迅速降溫導(dǎo)致的翹曲及形變過大的問題。再通過酷鷹五軸增減材一體機(jī)（BGAM）的高精五軸CNC加工系統(tǒng)，將預(yù)留給打印變形量的余量去除，確保了分段打印構(gòu)件的精度，完美展現(xiàn)了成都3D打印橋的整體設(shè)計效果。

1. 橋梁造型設(shè)計

橋梁造型從有機(jī)、自然的概念出發(fā)，結(jié)合成都整體城市格局規(guī)劃進(jìn)行3D打印橋扶手及外肌理的設(shè)計，一側(cè)橋梁扶手中間高峰兩端平緩，寓意”一山連兩翼”；另一側(cè)橋梁扶手兩端高峰中間平緩，寓意“兩山夾一城”，橋梁采用參數(shù)化設(shè)計，在滿足功能和空間的同時，使建筑與當(dāng)?shù)氐娜宋木坝^完美融合，也體現(xiàn)了成都深刻的文化底蘊(yùn)。

▲ 成都橋左側(cè)紋理“一山連兩翼“

▲ 成都橋右側(cè)紋理“兩山夾一城”

2. 整體工藝優(yōu)化

采用數(shù)字化設(shè)計，將分段橋梁的數(shù)字化模型通過專用軟件進(jìn)行力學(xué)搭載模擬仿真以及拓?fù)鋬?yōu)化仿真，再借助酷鷹的工業(yè)級切片軟件，結(jié)合各種路徑及填充算法，生成數(shù)控系統(tǒng)可識別的G代碼即打印軌跡。

▲ 3D打印橋分段處理

▲ 有限元結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化

▲結(jié)構(gòu)拓?fù)渲笇?dǎo)打印軌跡

3. 3D打印及溫度場監(jiān)控

對橋段進(jìn)行最終模擬打印后，使用抗老化與耐候性極佳的高分子顆粒料ASA-GF，通過酷鷹五軸增減材一體機(jī)（BGAM）進(jìn)行7x24小時不間斷3D打印。同時為了確保打印質(zhì)量，我們在打印全程實(shí)時監(jiān)控打印構(gòu)件溫度場，進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)記錄以及參照經(jīng)驗(yàn)參數(shù)比對，確保打印構(gòu)件較小的形變以及最佳的打印質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)打印，這也是成都3D打印橋與酷鷹之前完成的兩座橋相比，引入的一大新技術(shù)。整個3D打印橋耗費(fèi)12噸材料，僅用35天便完成了全部橋體的3D打印工作。

▲ 正式開始3D打印

▲ 打印全過程溫度場監(jiān)控

3. 在同一臺設(shè)備實(shí)現(xiàn)3D打印及五軸CNC加工

成都3D打印橋每段構(gòu)件均采用增減材一體化制造工藝。我們將打印好的橋段，借助激光點(diǎn)云三維掃描技術(shù)，進(jìn)行點(diǎn)云模型與原設(shè)計模型進(jìn)行合模碰撞檢測，從而進(jìn)一步確保加工精度。然后將打印好的橋段在同一設(shè)備（BGAM）上直接進(jìn)行端面CNC加工，大幅節(jié)約時間與人力成本，實(shí)現(xiàn)增減材一體化制造，保證拼裝質(zhì)量。

▲ 橋體分段三維掃描

▲ 打印模型與掃描模型合模色階圖量化誤差

▲使用BGAM進(jìn)行橋體分段CNC加工

4. 安裝落成

數(shù)字化建造技術(shù)貫穿了成都3D打印橋從設(shè)計到制造的整個過程，整個3D打印及CNC加工過程均為自動化制作，大大減少了人工的使用，與傳統(tǒng)開鋼模制造異形造型的橋梁相比，至少節(jié)約50%的時間與金錢成本。日前，成都3D打印橋已正式落成亮相，并結(jié)合數(shù)字化燈光技術(shù)進(jìn)行整體展示，與當(dāng)?shù)氐膱@林景色相得益彰，彰顯了美輪美奐的科技感。

▲ 現(xiàn)場安裝

▲ 進(jìn)行整體3D打印橋三維掃描檢測

▲ 安裝完成（圖片來源：成都日報錦觀）

一座橋，改變的不僅僅是公園樣貌，還有一個城市的發(fā)展格局，工業(yè)級3D打印與景觀橋梁的結(jié)合，呈現(xiàn)了一座科技與藝術(shù)相融合的完美作品，有效助力了建筑景觀的數(shù)字化、智能化建造，從而形成一個充滿多元活力、現(xiàn)代科技的公園城市。

▲ 成都橋現(xiàn)場實(shí)拍

（圖片來源：中建西南院景觀院）

關(guān)于酷鷹

上�？狷椏萍加邢薰�司是專業(yè)從事超大型3D打印解決方案研發(fā)的高新技術(shù)企業(yè)，公司秉承“探索未來制造方式”的理念，基于“增減材一體化+新材料研發(fā)+智能控制”的創(chuàng)新模式，助力制造企業(yè)降低成本、提高效率。公司現(xiàn)有智能裝備產(chǎn)品包括五軸增減材一體機(jī)（BGAM）、高速粒料打印機(jī)（SGAM）、機(jī)器人增材制造系統(tǒng)（BRAM），主要產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于建筑景觀、航空航天、船舶制造、軌道交通、能源、汽車、醫(yī)療等眾多行業(yè)領(lǐng)域。