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同济大学运用MP材料整体3D打印结构性能化“云亭

发布日期:2017-11-21 11:45

 近日,同济大学协同“创盟国际&一造科技”,首次运用MP材料,在中国 上海临港新城实现了整体3D的结构性能化展亭——“云亭”,并顺利落成。“云亭”采用大 尺度空间打印的方式进行建造,将形体 抽象为空间网格,再进行网格打印建造,其在11Mx11Mx6M大尺度 打印效率和结构性能集成方面具有独特的优势,是非常 具有潜力的建筑三维打印技术方案。

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    项目概况

    项目名称:云亭

    数字与建造团队:同济大学,创盟国际+一造科技

    地点:上海市 浦东新区临港新城港城广场

    装置尺寸:11Mx11Mx6M

    设计时间:2017年7月-2017年8月

    建造时间:2017年9月-2017年10月

    设计团队

    主持设计师:袁烽

    概念设计:袁烽、韩力、高伟哲

    结构性能化设计:陈哲文、柴华、王锦、沈炜

    数字建造:张立名、和四忠、代世龙、陈哲文

    摄影:林边

    “云亭”项目旨 在将建筑结构性能化设计技术与机器人建造结合,并用高 度集成的方式完成并展示出来。“云亭”的设计,运用基 于结构性能分析的拓扑优化算法,通过结 构性能化技术生成建筑形式,然后将 应力分布转变为网格系统,从而得 到变密度的网格形式。同时,在设计 的过程中充分考虑了如何实现单元的机器人空间打印。

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    整个网 络原型单元系统包含疏密不同的五种单元路径,密集的 单元主要用以承受自重荷载,稀疏的 单元主要起到覆盖作用,使得看 似复杂的网络系统在机器人空间打印技术的支持下拥有足够的可行性。基于数 字设计与机器人建造技术的支持,“云亭”展现了 结构性能化分析技术与建筑形式美学的充分融合。

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    由机器 人空间打印工艺制作成的大型展品的建造重点主要在对抽象建筑造型实现结构合理的“物质化”建造,即通过 特定的编程语言生成最有效的空间网格来实现连续建造,力求做 到整体结构最轻、用材最省,大幅度 提升了建造效率且节省了可观的材料开支。今年7月,同济大学完成14米跨度MP三维打印步行桥,使用层 积式三维打印的技术方案。层积式 三维打印方案在整体强度上有优势,但材料 消耗量相对较大,自重较 大的劣势也同时存在。因而此次同济大学对“云亭”的打印,是在进 一步研究中实现了更加结构高效合节材的目标。

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    亭子的 几何原型选定为长度11米、宽度11米、高度约6.0米的复杂曲面,由于该 曲面部分区域的曲率过大