荷兰将建成3D打印不锈钢桥梁

2018年4月，在荷兰阿姆斯特丹完成了一座全功能性大桥，不同寻常的是，桥跨结构采用了3D打印技术，标志着这一独创的不锈钢3D打印项目已经取得了里程碑式的成功。2018年夏季，在建成的桥梁上进行了结构性测试（图1）。

这座不锈钢桥横跨阿姆斯特丹最古老的运河，是MX3D公司与其合作伙伴的一项杰作。早在2015年6月，MX3D公司就曾首次宣布，计划兴建一座全功能性的、3D打印的金属人行天桥；同年10月，建成了相关制造厂，2016年开始进入设计和测试阶段；2017年3月正式开始打印，同年9月提出最终的设计方案，并完成了2m长的首段打印；2018年4月，就在四个工业机器人连续打印六个月之后，最终制造出桥梁跨段，这座大桥将于2019年进行安装，横跨阿姆斯特丹最古老和著名的运河之一Oudezij ds Acht erburgwal。

设计软件曾经提出了各种功能性和安全性的要求，但并不能处理复杂的几何结构。此外，依旧存在一些未知的问题，其中包括中世纪运河墙可以承受多大的应力以及没有现成的3D打印材料性能可供参考等，这意味着研发小组只能重新开始。通过重新设计，尽可能地减少复杂性和拉伸应力。

在2016年11月之前，研发小组采用了一种全新的方法。研究小组开始探讨一种“薄板建造”的方法，而不是此前尝试的“围绕体积优化”。薄板概念的优点之一就是主要与压缩力有关，采用应力分析软件产生横穿物体的力。高度详细的3D扫描结果证实，桥头并不完全是平行的，基于这一全新的发现，研究小组决定将桥梁设计成为不对称形状（图2），这增大了动态形状参数，而且显示出这项专利技术并不同于传统的对称形式。通过制定整座桥梁的设计参数，每个设计细节上实现了自动设计。

该项目充分显示，在材质坚实、复杂形状（图3）、构造多样的3D打印方面，多轴机器人具有相当的潜力。机器人配备了专用工具，并由专业软件进行控制。桥梁的长度为12.5m（41英尺），宽6.3米（20.7英尺），不锈钢的用量为4500kg（9920磅），钢丝绳长度超过了1100km（683.5英里）。桥梁的其余部分将在同年10月完成打印。最后，这座桥梁将于2019年安装于阿姆斯特丹。

事实上，项目的建设已经遇到了不少挑战，早在2016年7月，就在机器开始打印之前，在设计方案上多次调整。2017年2月，在解决了有关控制、施工和操作等实际问题之后，确定了最终的设计方案。在18个月的设计和施工之后，于2017年3月正式开启了桥梁的打印工作，研究团队打印了长约1m的大型配件，并组装成一体。在2017年9月，打印了桥梁整体的三分之一，并在桥梁上安装了一个机器人，2018年3月完成了桥跨结构的制造。

这座3D打印桥梁由Joris Laarman实验室设计，Arup负责结构施工，安赛乐米塔尔公司提供钢材及相关技术，Autodesk公司提供数码生产工具，Heij mans 公司是建造负责方，联想集团提供计算机硬件支持，ABB公司提供机器人技术支持，AirLiquide·Oerl ikon公司提供焊接技术支持，Pl ymovent公司提供气体，代尔夫特理工大学和阿姆斯特丹政府机构也参与了研究。