世界上第一座 3D 打印高分子桥梁现已落地上海。它不仅是上海市区公园内的一大地标,也是大规模 3D 打印应用的里程碑。这座桥重 5.8 吨,整体采用Polymaker开发的ASA材料,为增加材料的硬度和韧性,Polymaker更在材料中添加了 12.5% 的玻璃纤维且贯穿整个桥体。该桥梁仅需30来天即可打印完成,也是上海建工集团新型大规模打印机完成的首个项目。
关于这一3D打印机规模,其构建体积为 144 立方米,Y轴长度为25米。这使得建工集团能够以前所未有的规模涉足挤压式3D打印领域。我们已经可以看到,3D 打印技术几乎融入到了所有行业,是时候让建筑行业参与这一时代趋势了。
这座人行天桥可承重 13 公吨,相当于每平方米可容纳 4 人,预计能够在公园内使用 30 年。人行天桥使用的打印材料是由 Polymaker 工业材料系列开发而成的玻璃纤维增强的丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(及ASA)。ASA 因其耐候性和良好的机械性能而被成为首选材料。玻璃纤维(占比 12.5%)的加入增加了材料的硬度和韧性,同时还降低了热膨胀系数。
热膨胀系数的降低意味着材料在加热和打印时,膨胀和收缩得到了较好的控制,从而形成平整的层,消除了材料内部的应力。3D 打印机上的挤出机由上海酷鹰科技有限公司开发,该公司采用了捣固系统,以确保所有层面都保持平整。挤出机是一个用于颗粒挤出的螺杆驱动系统,有三个加热区,在热端有一个 5 毫米的喷嘴,每小时可泵送 8 公斤的材料,层厚为 10 毫米。
在制造捣固系统的测试阶段,如何在这种大规模打印区域内保温成了一大难题,因为喷嘴每打印完成一层就需要 2 个多小时才能让材料完全冷却并结晶,否则会降低层间强度并产生强烈的翘曲。因此,上海酷鹰科技有限公司在挤出系统中增加了四个工业热风枪,在铺设新一层前将上一层加热,通过将上一层加热到玻璃转化温度,来增强层间粘合力,从而提高打印件强度,并消除翘曲。
随着大规模打印技术的不断发展,Polymaker也在认真思考这项技术能在更大范围内发挥什么作用,如果能将回收塑料重新用于 3D 打印桥梁,而不只是循环使用一次性塑料制品,情况会怎样?用于制造一次性饮料瓶的 PETG 是迄今为止全球回收利用率最高的塑料,它与 ASA 有许多相同的特性。而3D打印大型结构就可将所有再利用塑料集中在陆地上的某一个地方,这样既便于管理,又有明确的使用寿命,还能造福成千上万的人。虽然人们总是小心翼翼地把 PETG 瓶子扔进回收箱,让这个塑料瓶变成另一个一次性使用的瓶子,但又如何保证下一个人也会回收塑料呢?事实上,人们回收的这些材料,最终还是会流向错误的地方,污染我们的海滩和海洋。试想一下,在目前的回收箱和普通垃圾箱旁边,还有第三个垃圾箱,叫做 "再利用",在这个垃圾箱里,所有的材料都会被再利用,变成长期的3D打印项目,将塑料锁在陆地上,造福更多的人。