Vertico推出可持續(xù)模塊化3D打印橋梁DIAMANTI 3D

2025年5月18日，南極熊獲悉，荷蘭混凝土3D打印初創(chuàng)公司Vertico，在威尼斯雙年展期間展示了它的最新建筑作品DIAMANTI橋梁的結(jié)構(gòu)原型，作為歐洲文化中心組織的“時間、空間、存在”展覽的一部分，展現(xiàn)了現(xiàn)代建筑與3D打印技術(shù)融合的潛力。

△DIAMANTI原型跨度為2.5米

DIAMANTI橋梁的創(chuàng)新之處

DIAMANTI橋梁的設(shè)計突破了傳統(tǒng)的設(shè)計框架，突出表現(xiàn)了可持續(xù)性、結(jié)構(gòu)效率與技術(shù)創(chuàng)新。橋梁由九個獨立的3D打印混凝土段構(gòu)成，每個段落精確設(shè)計，以確保橋梁的模塊化拆卸與重新組裝。這一設(shè)計不僅使得橋梁的運輸與建設(shè)更加靈活高效，也為未來的拆解與再利用提供了便利條件。

橋梁采用獨特的后張預應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過八條未灌漿的鋼纜將不同段落連接在一起，既保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，又保持了拆卸的可行性。它的結(jié)構(gòu)形式為纜索式幾何形態(tài)，荷載路徑經(jīng)過精密計算，優(yōu)化了純壓縮與純拉伸力的平衡，從而最大限度地提高了結(jié)構(gòu)性能與材料利用率。

DIAMANTI還融入了菱形抗裂表面的創(chuàng)新設(shè)計，這不僅顯著增強了橋梁的剛度，還有效分散了剪切載荷，減少了混凝土使用量，減輕了橋梁重量，并最大程度地降低了碳排放。更重要的是，橋梁的設(shè)計能夠在使用生命周期結(jié)束時完全回收，展現(xiàn)出現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)在環(huán)保和可持續(xù)性方面的巨大潛力。

3D打印模塊化與可持續(xù)設(shè)計

該項目源于一項聯(lián)合研究計劃，旨在創(chuàng)建一個以纜索鐵路設(shè)計原則為基礎(chǔ)的模塊化預制橋梁系統(tǒng)，展示了通過計算幾何和增材制造技術(shù)減少材料使用并提升結(jié)構(gòu)性能的創(chuàng)新方法。在賓夕法尼亞大學多面體結(jié)構(gòu)實驗室（PSL），Masoud Akbarzadeh教授的帶領(lǐng)下，DIAMANTI橋梁探索了一種基于多面體圖解靜力學的全新結(jié)構(gòu)范式。這一方法能夠精確控制結(jié)構(gòu)內(nèi)部力的分布，優(yōu)化受壓與受拉路徑，顯著提升結(jié)構(gòu)效率與力學性能。

整座橋梁由多個模塊化節(jié)段構(gòu)成，每個節(jié)段經(jīng)過精密設(shè)計，并融合了具有抗彎性能的曲面幾何，增強了剪切力的分布均勻性和整體穩(wěn)定性，同時通過增加表面積促進了碳化過程，進一步降低了混凝土中的隱含碳含量，展現(xiàn)出高度的可持續(xù)性。

△DIAMANTI是Vertico公司的最新建筑作品

Vertico公司在這個項目中的貢獻尤為關(guān)鍵，它的高效的機器人3D打印系統(tǒng)采用與Sika合作開發(fā)的先進多組分水泥基混合材料，能夠在無需傳統(tǒng)模具的情況下精準制造復雜幾何結(jié)構(gòu)。特別是2K打印系統(tǒng)，在保證高精度與優(yōu)異表面質(zhì)量方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，確保橋段忠實還原設(shè)計意圖。

此次在威尼斯雙年展展出的DIAMANTI橋原型，跨度為2.5米，底部寬度60厘米，最大跨中深度26厘米，展示了3D打印薄殼結(jié)構(gòu)在實際工程中的可行性和表現(xiàn)力。同時，一個跨徑達9米的全尺寸版本也已成功完成測試，進一步驗證了該設(shè)計體系在尺寸擴展和結(jié)構(gòu)完整性方面的高度可行性。