ポリマー3Dプリント橋「柳雲橋」が成都でデビュー、3Dプリント橋の未来に期待

この投稿は、Little Soft Bear によって 2021-10-9 13:32 に最後に編集されました。

出典: ポリメーカー

成都市龍泉区易馬河公園に位置するポリマー3Dプリント橋「六雲橋」が成都市で公開された。橋の材質は繊細で軽く、全体のデザインは優雅で俊敏で、橋のデザインのインスピレーションは、沂馬河の自由に流れ落ちる姿と舞う絹から得られています。

「六雲橋」は上海建設工程グループが施工し、ポリメーカーと上海クールイーグルテクノロジー株式会社が共同で建設しました。3回目の協力では、新技術と新材料が景観設計に新たな大胆な革新をもたらしました。橋のサイズはより大きくなり、形はより美しく、職人技はより完璧になりました。橋の長さは66.58メートル、幅は7.25メートル、高さは2.7メートルです。3Dプリントされた橋の部分は、長さ22.5メートル、幅2.6メートル、高さ2.7メートルです。
△中国西南建設研究所景観研究所提供「柳雲橋」上空写真 △中国西南建設研究所景観研究所提供「柳雲橋」側面写真

「柳雲橋」の印刷工程<br /> ブリッジプリントでは、Cool Eagle 5 軸加減算機 (BGAM) を使用して、24 時間 365 日中断のない 3D プリントを実行します。システムに指示を入力すると、機械は人間の監視を必要とせずに 24 時間ノンストップで印刷できるようになります。印刷品質を確保するために、印刷材料には、優れた耐老化性と耐候性を備えたPolymakerのポリマー粒子材料PolyCore™ ASA-3012が引き続き使用されています。温度データは印刷プロセス全体にわたって記録され、パラメータは経験と比較され、印刷されたコンポーネントの変形が最小で印刷品質が最高になるように保証され、閉ループ印刷が実現されます。これは、Cool Eagleが以前に完成させた2つの橋と比較して、成都の3Dプリント橋が導入した主要な新技術でもあります。 3Dプリントされた橋全体では数トンの材料が消費されました。橋はセグメントプリントと現場での組み立て方式で建設されました。プロセスでは3次元レーザーポイントクラウドスキャン検出技術も使用されました。そのため、橋全体の3Dプリントはわずか35日で完了しました。
△「柳雲橋」の印刷工程（１） △「柳雲橋」の印刷工程（２）
「柳雲橋」に使用されている材料
PolyCore™ ASA-3012 は、その優れた総合的な機械的特性と屋外用途への適合性により、3D プリント橋梁の材料として再び選ばれました。 PolyCore™ ASA-3012 は超大型 3D プリント用に特別に配合されており、製造時および使用時のプリント部品の寸法安定性と層間結合を強化します。印刷技術の面では、約 100 回の印刷テストと継続的な最適化を通じて、予熱および後断熱装置を使用して印刷操作空間の温度を上げ、3D 印刷材料の各層の接着を確保します。現在、ほとんどの積層造形技術は熱溶解積層法を採用しており、残留応力や反りの問題が生じます。そのため、成都3Dプリント橋梁の全体的な生産では、多因子分析法を採用し、周囲温度、材料の3段階溶融温度、ガラス転移温度、単層印刷時間などの印刷プロセスパラメータを制御して、急速冷却によって引き起こされる印刷部品の反りや過度の変形の問題を解決しました。その後、Cool Eagle 5軸加減算機（BGAM）の高精度5軸CNC加工システムを使用して、印刷変形のために確保された余分な部分を取り除き、セグメント化された印刷コンポーネントの精度を確保し、成都3Dプリント橋の全体的な設計効果を完璧に実証しました。

「柳雲橋」は実用性と美しさを兼ね備えている
通行の快適性と橋の安定性を向上させるために、3Dプリントされた「柳雲橋」の下に、重なり合う支柱として鉄骨が追加されました。両端の部品は軽量の航空材料で作られ、デジタル CNC 彫刻によって形成され、使用要件を満たすために表面が特別にコーティングされています。この超大型の 3D プリントされた景観橋は、テクノロジーとアートの完璧な結晶です。

△「柳雲橋」の曲線美。写真提供：中国西南建設研究所景観研究所
3D プリント技術が橋の建設に利用されるのは今回が初めてではありません。国内外の有名な 3D プリント橋をいくつか見てみましょう。

Polymakerが参加した3Dプリント橋のレビュー

1. 上海の桃埔中央公園にある 3D プリントの景観橋
2019年、中国初のポリマー3Dプリント景観橋が上海桃埔中央公園に誕生しました。上海建設グループ、ポリメーカー、クールイーグルテクノロジーが共同で建設した。長さ15.25メートル、幅3.68メートル、高さ1.1メートル。

中国初の3Dプリント技術を用いて完成し、最大スパンと多次元曲面を持つポリマー素材の景観橋であり、伝統的な橋梁設計の制約を打ち破り、より柔軟で自由度が高く、より多様な空間変化を実現しています。設計チームは、3次元デジタル技術を活用して、橋梁設計と建設技術の完璧な統合を実現しました。 3Dプリンターを使用することで、S字型の流線型の橋の形状を「一発成形」することができ、自由に変化するダイナミックな橋の形を作り出すことができます。

この 3D プリントされた景観橋の印刷プロセスは、ほぼ 100 回の印刷テストを経て、継続的に最適化されてきました。上海建設グループとクールイーグルテクノロジーが共同開発した超大型ガントリー3Dプリンターにより、3Dプリントの精度とサイズがより向上し、より多様な空間構造に対応できるようになりました。

この3Dプリント景観橋の印刷材料として、PolymakerのPolyCore™ ASA-3012が選ばれたのは、その高い耐候性、高い弾性率、高い降伏強度、高い衝撃強度が理由です。さらに、この印刷材料は長期間の日光や雨にも耐えることができ、これは3Dプリント建築材料に必要な要件でもあります。
△桃埔中央緑地にある3Dプリントの景観橋
2. 泉州の 3D プリント景観橋<br /> ポリマー 3D プリントを使用して建設された中国で 2 番目の橋が、2019 年 6 月下旬に福建省泉州市の白崎湖生態地帯に設置されました。これは、Polymaker、上海建設グループ、Cool Eagle Technology の 2 回目のコラボレーションです。橋は長さ 17.5 メートル、高さ 3.2 メートル、幅 3.2 メートル、重量 12 トンです。橋全体は、3D 印刷技術を使用したポリマー材料 PolyCore™ ASA-3012 で作られています。製造サイクル全体は 5 週間で、これは従来のコンクリートグラウト製造方法のほぼ半分の時間です。

△泉州3Dプリント橋の概略図
3D プリントされた泉州橋は、従来のコンクリートグラウト製造方法に比べて時間を節約し、鉄筋コンクリートと同等の強度を備えています。 1平方メートルあたり2キロニュートンの圧力に耐えられるため、橋が人でいっぱいになっても橋の頑丈さを心配する必要はありません。

この橋はセグメント化された設計を採用しており、セクションごとに 3D プリントされ、各セクションは独自のリンク機構を介して接続され、橋の機械的要件を満たします。

Polymakerのポリマー粒状材料PolyCore™ ASA-3012を、上海建設工程とCool Eagle Technologyが独自に開発した超大型5軸加減算機（BGAM）と組み合わせて使用することで、橋梁のセグメント化された3Dプリントを直接実行できます。その後、組み立て、組み立て隙間処理、塗装、歩道の舗装を経て、3Dプリント橋が完成しました。
△泉州3Dプリント橋の概略図

3Dプリント橋の未来
3Dプリント景観橋の誕生の全プロセスは、モデルの構想とデータ設計、建設を網羅しており、同時に、従来の外観モデルとは異なります。「芸術的なインスピレーションとテクノロジーの力を結びつける」という言葉があるように、3Dプリント技術の橋梁建設への応用は、景観設計の技術革新と探求の実践を大幅に拡大しました。 3D プリント技術は成熟しつつあり、歩道橋や大型製品をより速く、より持続的に、より安価に構築するための重要な選択肢になりつつあります。

現在、さまざまな大型印刷ソリューションが完成し、成熟しています。Polymakerは、さまざまな大型印刷ニーズを満たす材料の開発と製造を積極的に行っています。近い将来、3D印刷技術はより広範な分野に適用されると信じています。

Polymakerについて:
Polymaker は 3D プリント材料を専門とするハイテク企業です。優れた先進技術、高品質の製品、きめ細やかでプロフェッショナルなサービスにより、さまざまな業界で 3D プリント技術の徹底的な応用を推進することに注力しています。現在では、押し出し 3D プリント材料の世界クラスのイノベーターおよびサプライヤーとなっています。製品は世界各国に輸出されており、自動車、航空宇宙、工業製造、医療、消費者向けなど多くの分野で広く使用されています。

上海建設グループについて:
上海建設グループ株式会社は、中国の建設業界を代表する企業であり、世界のトップ 500 社にランクされています。上海建設グループは、過去60年間にわたり、中国および世界の土木建設史上の記録を次々と破り、全国100以上の都市と世界30以上の国と地域で数多くの高品質プロジェクトに貢献してきました。近年、上海建設グループは国家の発展を促進し、産業チェーン全体の連携と連携を強化し、都市再生、水利、環境ガバナンス、デジタル産業建設、建設サービスなどの新しい事業領域で継続的に新たな主導権を築き、広く評価されるフルライフサイクル建設サービスプロバイダーになるための建設を加速しています。

Cool Eagle Technologyについて:
上海クールイーグルテクノロジー株式会社は、超大型3Dプリントソリューションの研究開発を専門とするハイテク企業です。同社は「未来の製造方法の探求」というコンセプトを堅持し、「加法材料と減法材料の統合+新材料の研究開発+インテリジェント制御」という革新的なモデルに基づいて、製造企業のコスト削減と効率向上を支援しています。同社の既存のインテリジェント設備製品には、5軸積層造形機（BGAM）、高速粒状プリンター（SGAM）、ロボット積層造形システム（BRAM）などがあり、主力製品は建築造園、航空宇宙、造船、鉄道輸送、エネルギー、自動車、医療など多くの業界で広く使用されています。

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