中國(guó)粉體網(wǎng)訊  近日，世界上第一座使用改性塑料進(jìn)行機(jī)器人3D打印的步行橋亮相上海同濟(jì)大學(xué)。 

這是同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院舉辦開(kāi)幕的“上海數(shù)字未來(lái)”系列活動(dòng)中的一件展覽品。除此之外，機(jī)器人木縫紉、無(wú)人機(jī)群感應(yīng)城市環(huán)境等一系列關(guān)于數(shù)字設(shè)計(jì)與建造的前沿實(shí)驗(yàn)成果，都向公眾展示了數(shù)字科技的未來(lái)。  　　

▲ 同濟(jì)建筑城規(guī)學(xué)院門(mén)口最新架設(shè)的一座橋梁，是全球第一組用3D打印完成的步行橋，跨度分別為4米和11米　　

橋梁用機(jī)器人三維打印實(shí)現(xiàn)定制單元的批量化生產(chǎn)，通過(guò)定制三維打印模塊砌筑的方式完成兩件三維打印橋梁，來(lái)驗(yàn)證三維打印建筑產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與可靠性。  

▲ 3D打印步行橋的細(xì)節(jié)　

3D打印橋梁的實(shí)施意味著大尺度3D打印技術(shù)不僅可以用于造型，還可以用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)施，尤其是與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)相結(jié)合的情況下，可以高效地完成結(jié)構(gòu)構(gòu)件打印。這無(wú)疑是在建筑3D打印領(lǐng)域向前邁進(jìn)了重要的一步。  

▲ 3D打印步行橋橫跨在一條人工小溪上　　

這組步行橋打印了360個(gè)小時(shí)，然后拖到室外，在一天之內(nèi)完成吊裝拼接。待該技術(shù)成熟之后，一天架橋絕對(duì)不是夢(mèng)。  

▲ 目前，3D打印步行橋只是作為展示作用，不允許人行走于橋上 　　

據(jù)介紹，同濟(jì)大學(xué)“上海數(shù)字未來(lái)”系列活動(dòng)將持續(xù)至9月30日，旨在瞄準(zhǔn)建筑產(chǎn)業(yè)化升級(jí)，探索“建筑業(yè)4.0”時(shí)代建筑產(chǎn)業(yè)化的核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)新的建筑學(xué)、土木工程學(xué)、機(jī)械學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)，材料科學(xué)等的全方位跨學(xué)科創(chuàng)新。  

▲ 越過(guò)3D打印步行橋，步入眼簾的是探索木構(gòu)建筑的機(jī)器人數(shù)字建造工藝 　　

工作營(yíng)以木網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為原型，探索“后期成形”的木網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在自由曲面形式中的應(yīng)用潛力。研究首先在設(shè)計(jì)平臺(tái)上對(duì)自由曲面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的造型進(jìn)行模擬與優(yōu)化，然后通過(guò)結(jié)構(gòu)性能模擬對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件尺寸進(jìn)行優(yōu)化，并利用機(jī)器人建造工具實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的批量定制生產(chǎn)。  

▲ 設(shè)計(jì)精美的3D打印服飾　

制造者通過(guò)對(duì)人體比如皮膚張力、肌肉運(yùn)動(dòng)等問(wèn)題的研究，嘗試把生物啟發(fā)下的幾何模式與人體機(jī)能表現(xiàn)進(jìn)行結(jié)合，去設(shè)計(jì)以及打印出“身體建筑”——3D打印大衣，該大衣將會(huì)與人體的肌肉運(yùn)動(dòng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使用尼龍材料的SLS（選擇性激光燒結(jié)）成型技術(shù)生產(chǎn)硬性的物件。  

▲ 風(fēng)洞可視化模擬工具　

利用風(fēng)洞作為風(fēng)環(huán)境的主要模擬工具，完成建筑形態(tài)的研究及概念設(shè)計(jì)，使風(fēng)環(huán)境數(shù)據(jù)和建筑主體形體之間產(chǎn)生互動(dòng)與反饋，在考慮舒適風(fēng)速及溫度的條件下，獲取最終的建筑幾何形態(tài)。  

▲ 機(jī)器人木縫紉　　

通過(guò)縫紉將平面膠合板直接連接，形成復(fù)雜的三維自由形狀。最終，木材建成的大尺度的建構(gòu)范本，全面展示了木縫紉系統(tǒng)的性能，并為機(jī)器人自動(dòng)化縫制系統(tǒng)做了很好的實(shí)證研究。