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荷蘭人用這種方法,把應屬於外星的橋造了出來

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2013 年,在我第一次看紮克施耐德所導演的電影“超人
鋼鐵之軀”時,立刻被裏麵的氪星建築所吸引,處處充斥著不規則、扭曲的設計元素,透著一種不和諧的怪異美感,與地球上的常見建築設計形成鮮明對比。

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若想在現實中把那種形態的建築複現出來,並非易事。而就在本月,全球首座 3D
打印鋼製人行橋在荷蘭阿姆斯特丹正式投入運營,這座橋便像是從那部電影裏走出來的建築一樣,詭異又美麗。

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這座 3D 打印鋼橋從 2015 年開始立項,最初的想法便是用創新型規模化 3D 打印機器人打印出一座金屬橋梁,於是專注於金屬材料
3D 技術公司 MX3D
便開始著手投入設計工作。在最初的原型設計中,他們原本預想著用焊接機,通過點焊的方式在河岸兩端同時製作,最後在中間拚接成完整的 U
型橋體,類似植物漸漸生長的感覺,就像這樣。

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他們甚至已經做出了小型試驗原型,看似簡陋,但足以支撐起一個人的重量,看起來有戲。

但 ARUP(奧雅納)作為該項目的首席結構工程團隊,舍棄了這一方案,繼而給出了造實心鋼質橋體的設計方案,所使用的是 ABB
集團所生產的 3D 打印機械臂。

這樣一來,橋體的造型更美觀,橋麵底部也有足夠空間放下各式各樣的傳感器。

這座橋全長 12.2 米,寬 6.3 米,重達 4.5
噸,底部布置了許多傳感器,收集其受到應變、旋轉、負載、位移和振動時的各樣數據,這些寶貴的數據資料能幫助到未來建設更大規模的橋結構時,建立受力模型,確保結構穩固可靠。

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不僅如此,他們還可以通過這些傳感器,分析不同時間、節日對該地區的人流影響。正因為這部分涉及民眾隱私等敏感問題,以及原定的安裝地點,荷蘭阿姆斯特丹市中心的
Oudezijds Achterburgwal 運河正在翻修,這座鋼橋從 2018
年製作完成後遲遲未投入使用,先後在荷蘭設計周等場合中展出,直至今年才通過船隻運至既定位置。最後通過吊裝的方式架於運河之上並被固定,值得一提的是,運河旁邊便是著名的紅燈區。

何種材質 3D 打印都能駕馭欲善其事,必利其器。MX3D 在建造這座鋼橋之前,已經在金屬 3D 打印領域摸爬滾打了很長時間。進入
MX3D 的官網,可以看到他們以前的作品,自 2014
年誕生以來,他們已經在軟件、重型設備、建築、設計等多個領域有了自己的代表作。此次鋼橋正式投入運營,更像是 MX3D
的一次招商廣告。

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不過 MX3D 得以成功造出這座鋼橋,背後還有眾多功臣:3D 打印機器人出自瑞士 ABB 集團之手;傳感器網絡提供商是
Autodesk;所收集的數據交由英國圖靈研究所進行分析;製造過程中負責進行運算的,是聯想集團的硬件設備。多方的共同努力,才最終讓這座“外星建築”走進現實。這是
3D 打印技術的巔峰了嗎?不,未來絕不止步於此。一般人對金屬 3D 打印都比較陌生,然而在眾多工業領域中,這項技術並不鮮見。早在上世紀
80 年代,3D 打印技術就以誕生,那時候的它有另一個名字:快速成型 (Rapid
Prototyping)。顧名思義就是快,適用於產品量產前進行的小規模實驗階段,過程幾乎不產生廢棄物,可以最大程度地節省原材料。3D
打印可以輕鬆實現這樣天馬行空的設計,隻要處理得當,強度都不會差。它被廣泛用於航空、航天領域便是最好的佐證。中國自主研發的大飛機
C919,所使用的的機頭窗框是鈦合金 3D 打印件,力學性能明顯高於原有鑄件。今年 2
月在火星成功著陸的美國“毅力”號火星車,其身上總共有 11 個 3D 打印製成的金屬零件。

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       ▲ PIXL 的前蓋便是通過 3D 打印製作而成的

不少汽車廠商也選擇用金屬 3D
打印技術,製造曲軸、懸架、進氣歧管甚至整個頂蓬,以此降低車身重量,同時提升這些關鍵部件的耐腐蝕性和強度。這次 MX3D
完成的最新作品,是大眾距離金屬 3D
打印最近的一次,或許在這之後,這項技術會變得更加普及。風頭已過,腳踏實地除了金屬製品,其他領域也常用到 3D
打印這項技術,如、、、甚至是,“萬物皆可 3D 打印”的說法漸漸流行起來。盡管這項技術前景遠大,但也遠未到“飛入尋常百姓家”的階段,從
2017 年開始掀起的 3D 打印人造肉風潮裏,也誕生各色玩家:以色列的 Redefine meat,西班牙的
Novameat,俄羅斯的 3D Bioprinting Solutions 等等。

然而他們都麵臨著口感差、成本過高、產量低等問題,找到最終出路之前,植物肉或 3D 打印人造肉都還隻是極小眾的產品。

另一廂的鞋服領域,也曾嚐過 3D 打印的甜頭。我們在四年前看到過 New Balance、阿迪達斯、安德瑪等知名品牌就 3D
技術交戰甚歡,如今幾乎隻剩阿迪達斯仍在更新著 4D 係列的鞋款。

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        ▲ 阿迪達斯的 4D 中底

這表示 3D
打印技術遇冷了嗎?倒也不用如此悲觀。我問過在電池領域工作的朋友,生產線上並未廣泛使用該技術,但在應對柔性生產和客戶定製小批量生產時,3D
打印有著很大的優勢,更新快、成本低。另一位兼職做 GK 件(Garage Kit,未塗裝樹脂模件)的朋友則對 3D
打印稱讚有加。他有收藏手辦的愛好,慢慢地從單純收藏變成自己動手改造,後來發現其他人也有類似的需求,於是開始了接一些客製化的單,量少難度大。

而他的工作流程,第一項便是利用 3D 打印做出原型件,繼而再翻模開始小批量生產。3D
打印的普及,不僅簡化了他的工作難度,也縮減了他的時間、人力成本,讓他能夠在維持主業之餘,有精力讓自己的愛好變成工作。從這些例子可以大概歸納出
3D 打印技術的特點:短平快,成本可控,適合彈性生產。正因如此,目前該技術在大規模生產中應用場景並不多。這樣看來,像 MX3D
鋼橋這樣大型非量產流程才是這項技術的最好歸宿。而且在近期,我們可以明顯感受到 3D 打印的熱度正在褪去,鮮有媒體紮堆報道 3D
打印的景象了,然而這座 3D
打印鋼橋的出現,也讓我們看到了該技術在工業領域有了更成熟的應用場景,步入冷靜期的新技術慢慢生長著,正等待著下一次質的飛躍。

 

華客新聞 | 時事與歷史:荷蘭人用這種方法,把應屬於外星的橋造了出來

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