由宾夕法尼亚大学的马苏德·阿克巴扎赫教授领衔设计的‘Diamanti’模块化3D打印混凝土桥梁在威尼斯的‘时间、空间、存在’展览上展出。该桥梁采用两组分水泥混合物和机器人臂打印，每个预制混凝土段都具有空心结构和花纹表面，有效降低了材料使用和碳排放。通过后张预应力系统组装，避免了粘合剂和灌浆，桥梁可以完全拆卸和回收。该项目展示了计算几何、机器人打印与低碳建筑的结合，为可持续基础设施提供了新思路。
一组研究人员和行业合作伙伴在欧洲文化中心的《时间、空间、存在》展览中展示了一个新的3D打印桥梁设计，该展览将在2025年5月10日至11月23日期间举行。
该项目由宾夕法尼亚大学的设计实践Massive Form创始人、六面体结构实验室主任马苏德·阿克巴扎赫教授博士主导，与瑞士公司Sika集团合作，探讨如何将计算几何和机器人3D打印应用于混凝土建筑，从而提高效率、适应性和可持续性。
名为“Diamanti”的结构由九个预制混凝土段组成，每个段由Sika开发的两组分水泥混合物制成，并使用机器人臂打印。每个段的几何形状包括空心部分和图案表面，既保持了结构的完整性，又降低了嵌入碳排放。
这些段通过八根未灌浆的钢缆以后张预应力系统组装，这种方法避免了粘合剂和灌浆，使得整个桥梁可以完全拆卸并回收。
低碳3D打印Diamanti桥梁的AI生成图像。图源：Massive Form。
创新的Diamanti桥梁
目前为止，Diamanti桥梁已经建造了两个版本。第一个是由荷兰公司Vertico生产的2.5米原型，是目前在威尼斯展览中的展示模型。第二个由Carsey3D公司在法国建造，长度达到10米，并在9米的跨度下进行了测试，确认该系统可以扩展到实际使用中。
其结构逻辑由六面体图形静力学（PGS）形成，这是一种通过六面体框架映射压缩和拉伸力流动的方法。这种方法使得段体表面呈现出菱形反曲形状，提供了刚性、有效分配荷载，并在不牺牲强度的情况下减少了混凝土的使用。
尽管展示模型的深度仅为26厘米，但相同的原理可以应用于更长的跨度。模块化格式旨在限制生产过程中浪费、简化组件的运输，并在桥梁使用寿命结束时使拆卸变得简单。
根据Designboom的报道，桥梁项目集合了多个领域的专业知识。后张预应力系统工程公司AEVIA提供了后张预应力系统，纽约市立学院（CCNY）和维拉诺瓦大学的研究人员进行了独立的结构分析，法国的水泥工业研究中心（CERIB）进行了荷载测试。
这些贡献使Diamanti成为低碳、可拆卸基础设施的工作原型，将计算设计与新材料和增材制造技术结合。
威尼斯“时间、空间、存在”展览中展出的2.5米模型。照片由马苏德·阿克巴扎赫教授提供。
3D打印桥梁的全球扩展
增材制造在全球范围内的桥梁建造、立交桥和其他土木工程项目中得到了应用，凭借其提高材料效率、降低成本和施工时间的能力。
与此相符，上海机械化建设集团有限公司与丝绸制造商Polymaker合作，在中国揭幕了一座15.25米的3D打印人行道桥，旨在展示无污染的建筑方法和“智能”技术的集成，该项目展示了增材制造在公共基础设施中的应用。
在荷兰，全球营养科学和材料公司DSM参与了在鹿特丹Kralingse Bos公园建造一座3D打印人行桥，使用可回收的原材料。该桥梁的安装因使用了纤维增强热塑性塑料，成为首个将这种新材料应用于桥梁建造的案例，扩大了桥梁建造中使用的材料范围。
巴黎也在大规模打印基础设施方面取得了进展。由3D打印公司XtreeE组成的财团获得了设计和建造一座40米长的3D打印混凝土人行桥的合同，计划为2024年奥运会做准备，这标志着该技术在高端城市项目中的接受度不断提高。
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