河北工业大学混凝土3D打印“赵州桥”成网红

混凝土3D打印“赵州桥”成网红

专业人士表示，3D打印技术其实就在我们身边

3D打印“赵州桥”。李兵摄

已有1400多年历史的赵州桥。李兵摄

近几天，河北工业大学北辰校区非常热闹，不仅学生，连不少网民都会到校园内“打卡”。10月13日下午，我国首座装配式混凝土3D打印“赵州桥”落成典礼在此举行。这座装配式混凝土3D打印桥梁是目前世界上跨度最长、桥梁总长最长、规模最大的混凝土3D打印桥梁。

【事件】 大学校园里有了“赵州桥”

近几天，河北工业大学北辰校区很是热闹，不仅是该校的学生，就连不少居住在学校附近的市民，也都会在空闲时间来到校园里一处近期最火爆的“网红桥”处参观打卡。

已经在学生中口口相传的“网红桥”，就是由该校副校长兼土木与交通学院院长马国伟教授带领团队完成的装配式混凝土3D打印“赵州桥”，能够将远在石家庄赵县的千年古桥完整复制并通过3D打印技术快速制造完成，随后直接装配在大学校园内，着实让人眼前一亮。

10月16日傍晚一下课，金融专业读大二的于思淼就和同学一起，来看这座三天前落成、通体白色的3D打印“赵州桥”。老家是沧州的于思淼，小心翼翼地走上桥面，感觉它并没有想象的那么“脆弱”，几乎和正常桥一样，非常结实。看着眼前的小桥、流水、行人，于思淼对于学校里新增添的这处“科技风景”非常感慨。

“看着眼前的‘赵州桥’，我感觉科技的力量越来越强大了。”于思淼说，3D打印“赵州桥”，让他和同学们有了更强的学习动力，对今后的学有所成更有了信心。大家在先后与“赵州桥”合影留念后，纷纷表示今后要把学习和实践充分融合到一起，让心中的梦想早日实现。

【解读】 3D“赵州桥”全身科技范

记者了解到，3D打印“赵州桥”的跨度达18.04米，总长28.1米，是目前世界上跨度最长、桥梁总长最长、规模最大的混凝土3D打印桥梁。在建造过程中，团队按照赵州桥1：2缩尺打印后现场装配式组装，不仅混凝土材料是独家特殊配制的，3D打印水泥基机械设备也是自主开发设计的，还综合考虑了各项桥梁常规设计中的荷载因素，安全系数高。

马国伟称，3D打印“赵州桥”兼顾安全与美观，在这座桥上，赵州桥元素与河北工大的文化气息完美融合。“桥栏杆整体形态设计迎合了赵州桥孔洞曲线，桥面与栏板加入桃花元素，寓意桃李满天下，同时栏板嵌入了1903、1912、1929、1952、1995、2019等年份的字样，寓意学校建校116年的发展。”

马国伟介绍，3D打印作为一项新兴技术，是一种全新的颠覆传统的建造模式。装配式混凝土3D打印赵州桥借鉴3D打印建筑的建造经验，引入BIM虚拟仿真技术、现代化智能监测手段，采用模块化打印技术，对节点装配形式进行优化设计，在现场直接进行装配式建造，为传统桥梁赋予现代气息，充分实现设计新型化、材料功能化、施工虚拟化、装配模块化和监测智能化，“我们在进行3D打印桥梁过程中，内嵌了许多传感器，用于24小时对桥梁进行健康监测，可及时发现受力等问题并予以排除，保证安全运行的同时，也体现了智能化集成。”马国伟说。

相比传统的施工建造，混凝土3D打印是一种将水泥基复合材料逐层堆叠的新型增材制造技术，3D打印无需模板与支撑，具有自动化、快速化和灵活化的建造优势。3D打印是无模快速建造过程，可以在没有模板支撑的前提下，自由灵活地快速建造异型混凝土结构和建筑，设计方案更加自由灵动，可以利用打印中的特殊纹理赋予建筑特殊表皮，同时还可运用于古建筑保护中，精准恢复古建筑的残损、遗失部分，能节省约1/3的建筑材料和2/3的人工，高度自动化的打印过程可大大提高建造效率。在提高建造效率的同时，也不会因结构的几何复杂程度而增加成本，还可大大减少对现场环境的污染，是推动装配式建筑与智能建造发展的革新技术。3D打印“赵州桥”的成功落成，推进了智能建造关键技术的长足发展。发展3D打印技术为核心的智能建造，对我国建筑行业实现绿色化、工业化、智能化发展具有重要意义。

【展望】 3D打印离老百姓生活很近

谈及3D打印技术，河北工业职业技术学院3D打印中心的教师张霞感触颇深。作为校企合作创办的河北工院3D打印中心，成立三年来，如今已建成河北省内规模最大、体系最全的3D打印中心，而与3D打印接触多年的张霞表示，随着教育理念的不断发展，全方位的素质教育也越来越重要，3D打印技术作为时下最热最尖端的技术，每次亮相都会带给大家最震撼的科技感与时尚感。正如近期颇受众人关注的3D打印“赵州桥”一样，非常吸引人们的目光。

“其实，3D打印离我们的生活很近。”张霞说，3D打印是快速成型技术的一种，是一种以数字模型文件为基础，运用相关可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。目前，3D打印在工业制造、游戏动漫、医疗生物、文物保护等多个行业领域已经有了广泛的应用。只要客户提供了产品相关数据，剩下的事情就可以基本不用管了，在批量生产上非常有优势。“很多时候，市民们接触到的常用物品就可能是通过3D打印技术制造出来的。”张霞举例说，如果某公司想定制一批个性U盘，只要通过网络提交相关数据，3D打印技术就能实现快速批量生产，省时省力。小到孩子手里的玩具，女士使用的吹风机，大到各种精细的医疗模型，3D打印技术都可以把定制化服务发挥到极致。

“你想要啥，我们就能做啥。”张霞表示，目前3D打印技术已经广泛应用于多个行业，正处于快速发展时期，在未来的三到五年内，3D打印将朝着速度更快、精度更高、性能更优、质量更可靠的方向发展，成为一股强大的科技力量。

【延伸】 千年古桥已“走向”世界

马国伟表示，赵州桥已有1400多年的历史，作为我国桥梁建筑史上的一颗璀璨明星，是科学文化和传统技术的载体。河北工业大学以赵州桥为原型建造这样一座3D打印桥梁，是建造科技的传承和弘扬，也是对河北传统文化的认同和回归。

其实，近几年在中国以赵州桥为原型创作的作品已不在少数。今年5月份，亚洲文明对话大会在北京国家会议中心隆重开幕，在会议中心前广场，以赵州桥为原型的巨大互动景观雕塑作品《丝路金桥》，吸引着与会政要以及全世界的目光。《丝路金桥》高7.2米、长28米，重100多吨。这座光彩夺目的金色拱桥由2万块人造琥珀砖砌成，每块砖内用丝绸熔制的手工花源自“一带一路”沿线几十个国家、近百座城市的“国花”或“市花”，将各国人民的文化和情感融合在一起，曾在“一带一路”国际研讨会、第二届“一带一路”国际合作高峰论坛等多个重要会议期间亮相，曾在2017年获阿斯塔纳世博会国际金奖。

“赵州桥蕴含了中国对待宇宙的看法，是我国古代高度文明的具体体现。桥的大、小桥洞代表上弦月和下弦月，两个大桥洞根据潮汐规律设计，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，刚好是在桥洞顶端。赵州桥能屹立千年而不倒，可见这种设计的智慧。”《丝路金桥》的作者舒勇介绍，他在设计中正是借鉴了赵州桥蕴含的高度文明价值。

近年来，赵县不断开发赵州桥的历史文化潜力，让赵州桥成为国与国、城市与城市之间文化交流的载体。2013年，赵县与美国麦迪逊郡签署合作协议，中国赵州桥与美国罗斯曼廊桥缔结为姊妹桥，联合打造以“桥”为核心的旅游精品线路。（记者 李兵 通讯员 徐哲普 聂聪超）