2019-10-17 09:22:16
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河北工業大學混凝土3D打印“趙州橋”成網紅

2019年10月17日 09:22:16來源: 燕趙晚報

  混凝土3D打印“趙州橋”成網紅

  專業人士表示,3D打印技術其實就在我們身邊

3D打印“趙州橋”。李兵攝

已有1400多年歷史的趙州橋。李兵攝

  近幾天,河北工業大學北辰校區非常熱鬧,不僅學生,連不少網民都會到校園內“打卡”。10月13日下午,我國首座裝配式混凝土3D打印“趙州橋”落成典禮在此舉行。這座裝配式混凝土3D打印橋梁是目前世界上跨度最長、橋梁總長最長、規模最大的混凝土3D打印橋梁。

  【事件】 大學校園里有了“趙州橋”

  近幾天,河北工業大學北辰校區很是熱鬧,不僅是該校的學生,就連不少居住在學校附近的市民,也都會在空閑時間來到校園里一處近期最火爆的“網紅橋”處參觀打卡。

  已經在學生中口口相傳的“網紅橋”,就是由該校副校長兼土木與交通學院院長馬國偉教授帶領團隊完成的裝配式混凝土3D打印“趙州橋”,能夠將遠在石家莊趙縣的千年古橋完整復制并通過3D打印技術快速制造完成,隨后直接裝配在大學校園內,著實讓人眼前一亮。

  10月16日傍晚一下課,金融專業讀大二的于思淼就和同學一起,來看這座三天前落成、通體白色的3D打印“趙州橋”。老家是滄州的于思淼,小心翼翼地走上橋面,感覺它并沒有想象的那么“脆弱”,幾乎和正常橋一樣,非常結實??粗矍暗男?、流水、行人,于思淼對于學校里新增添的這處“科技風景”非常感慨。

  “看著眼前的‘趙州橋’,我感覺科技的力量越來越強大了?!庇谒柬嫡f,3D打印“趙州橋”,讓他和同學們有了更強的學習動力,對今后的學有所成更有了信心。大家在先后與“趙州橋”合影留念后,紛紛表示今后要把學習和實踐充分融合到一起,讓心中的夢想早日實現。

  【解讀】 3D“趙州橋”全身科技范

  記者了解到,3D打印“趙州橋”的跨度達18.04米,總長28.1米,是目前世界上跨度最長、橋梁總長最長、規模最大的混凝土3D打印橋梁。在建造過程中,團隊按照趙州橋1:2縮尺打印后現場裝配式組裝,不僅混凝土材料是獨家特殊配制的,3D打印水泥基機械設備也是自主開發設計的,還綜合考慮了各項橋梁常規設計中的荷載因素,安全系數高。

  馬國偉稱,3D打印“趙州橋”兼顧安全與美觀,在這座橋上,趙州橋元素與河北工大的文化氣息完美融合?!皹驒跅U整體形態設計迎合了趙州橋孔洞曲線,橋面與欄板加入桃花元素,寓意桃李滿天下,同時欄板嵌入了1903、1912、1929、1952、1995、2019等年份的字樣,寓意學校建校116年的發展?!?/p>

  馬國偉介紹,3D打印作為一項新興技術,是一種全新的顛覆傳統的建造模式。裝配式混凝土3D打印趙州橋借鑒3D打印建筑的建造經驗,引入BIM虛擬仿真技術、現代化智能監測手段,采用模塊化打印技術,對節點裝配形式進行優化設計,在現場直接進行裝配式建造,為傳統橋梁賦予現代氣息,充分實現設計新型化、材料功能化、施工虛擬化、裝配模塊化和監測智能化,“我們在進行3D打印橋梁過程中,內嵌了許多傳感器,用于24小時對橋梁進行健康監測,可及時發現受力等問題并予以排除,保證安全運行的同時,也體現了智能化集成?!瘪R國偉說。

  相比傳統的施工建造,混凝土3D打印是一種將水泥基復合材料逐層堆疊的新型增材制造技術,3D打印無需模板與支撐,具有自動化、快速化和靈活化的建造優勢。3D打印是無??焖俳ㄔ爝^程,可以在沒有模板支撐的前提下,自由靈活地快速建造異型混凝土結構和建筑,設計方案更加自由靈動,可以利用打印中的特殊紋理賦予建筑特殊表皮,同時還可運用于古建筑保護中,精準恢復古建筑的殘損、遺失部分,能節省約1/3的建筑材料和2/3的人工,高度自動化的打印過程可大大提高建造效率。在提高建造效率的同時,也不會因結構的幾何復雜程度而增加成本,還可大大減少對現場環境的污染,是推動裝配式建筑與智能建造發展的革新技術。3D打印“趙州橋”的成功落成,推進了智能建造關鍵技術的長足發展。發展3D打印技術為核心的智能建造,對我國建筑行業實現綠色化、工業化、智能化發展具有重要意義。

  【展望】 3D打印離老百姓生活很近

  談及3D打印技術,河北工業職業技術學院3D打印中心的教師張霞感觸頗深。作為校企合作創辦的河北工院3D打印中心,成立三年來,如今已建成河北省內規模最大、體系最全的3D打印中心,而與3D打印接觸多年的張霞表示,隨著教育理念的不斷發展,全方位的素質教育也越來越重要,3D打印技術作為時下最熱最尖端的技術,每次亮相都會帶給大家最震撼的科技感與時尚感。正如近期頗受眾人關注的3D打印“趙州橋”一樣,非常吸引人們的目光。

  “其實,3D打印離我們的生活很近?!睆埾颊f,3D打印是快速成型技術的一種,是一種以數字模型文件為基礎,運用相關可黏合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。目前,3D打印在工業制造、游戲動漫、醫療生物、文物保護等多個行業領域已經有了廣泛的應用。只要客戶提供了產品相關數據,剩下的事情就可以基本不用管了,在批量生產上非常有優勢?!昂芏鄷r候,市民們接觸到的常用物品就可能是通過3D打印技術制造出來的?!睆埾寂e例說,如果某公司想定制一批個性U盤,只要通過網絡提交相關數據,3D打印技術就能實現快速批量生產,省時省力。小到孩子手里的玩具,女士使用的吹風機,大到各種精細的醫療模型,3D打印技術都可以把定制化服務發揮到極致。

  “你想要啥,我們就能做啥?!睆埾急硎?,目前3D打印技術已經廣泛應用于多個行業,正處于快速發展時期,在未來的三到五年內,3D打印將朝著速度更快、精度更高、性能更優、質量更可靠的方向發展,成為一股強大的科技力量。

  【延伸】 千年古橋已“走向”世界

  馬國偉表示,趙州橋已有1400多年的歷史,作為我國橋梁建筑史上的一顆璀璨明星,是科學文化和傳統技術的載體。河北工業大學以趙州橋為原型建造這樣一座3D打印橋梁,是建造科技的傳承和弘揚,也是對河北傳統文化的認同和回歸。

  其實,近幾年在中國以趙州橋為原型創作的作品已不在少數。今年5月份,亞洲文明對話大會在北京國家會議中心隆重開幕,在會議中心前廣場,以趙州橋為原型的巨大互動景觀雕塑作品《絲路金橋》,吸引著與會政要以及全世界的目光?!督z路金橋》高7.2米、長28米,重100多噸。這座光彩奪目的金色拱橋由2萬塊人造琥珀磚砌成,每塊磚內用絲綢熔制的手工花源自“一帶一路”沿線幾十個國家、近百座城市的“國花”或“市花”,將各國人民的文化和情感融合在一起,曾在“一帶一路”國際研討會、第二屆“一帶一路”國際合作高峰論壇等多個重要會議期間亮相,曾在2017年獲阿斯塔納世博會國際金獎。

  “趙州橋蘊含了中國對待宇宙的看法,是我國古代高度文明的具體體現。橋的大、小橋洞代表上弦月和下弦月,兩個大橋洞根據潮汐規律設計,左洞代表朔月,右洞代表望月,每月初一、十五水位上升到最高位,剛好是在橋洞頂端。趙州橋能屹立千年而不倒,可見這種設計的智慧?!薄督z路金橋》的作者舒勇介紹,他在設計中正是借鑒了趙州橋蘊含的高度文明價值。

  近年來,趙縣不斷開發趙州橋的歷史文化潛力,讓趙州橋成為國與國、城市與城市之間文化交流的載體。2013年,趙縣與美國麥迪遜郡簽署合作協議,中國趙州橋與美國羅斯曼廊橋締結為姊妹橋,聯合打造以“橋”為核心的旅游精品線路。(記者 李兵 通訊員 徐哲普 聶聰超)

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[作者: 李兵 徐哲普 聶聰超  責任編輯: 楊丹宇 ]
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