科技日報記者 郝曉明
這是一座長15.25米、寬3.8米、高1.2米的3D打印異形橋樑，可載重量達250公斤/平方米，使用壽命達30 年左右。
經過800餘小時的“晝夜奮戰”，這座由3D打印機“建造”的我國最長橋樑，於11月29日在上海建工機施集團數字三維建造中心完工。
此後，這座S形曲面景觀人行橋再經過抗壓、加載等測試考驗和外觀裝飾後，將被安裝在上海桃浦智創城中央公園，為來往遊人提供便利。
作為我國首條“實裝”3D打印樹脂景觀橋，該橋的基材由玻璃纖維加強ASA材料構成，屬異形曲面景觀人行橋，空間多維度曲面橋身與橋面板均為一次性打印成型，是迄今為止世界上尺寸最大的“一次成型”3D打印橋樑，也是瀋陽機床集團自主研發的i5智能控制技術首次應用於3D打印領域，並創下15米大尺寸件一次打印成型的3D打印橋樑、25米長龍門結構高精度3D打印機兩項世界紀錄。
據瞭解，為該橋樑的建造提供機械結構和運動控制整體解決方案的是瀋陽機床集團。其中，為這座世界最長打印橋樑立下“汗馬功勞”的打印機，由雲科智能製造(瀋陽)有限公司（簡稱雲科智造）設計製造，打印機全長 25米、寬 4米、 高2.5米，定位精度為0.1mm，移動速度為10米/每分鐘，打印速度為 8公斤/小時，以“龍門框架結構+打印頭”的形式組成，相當於把一臺瀋陽機床GTS系列龍門機床的刀具換成打印頭； 控制系統是沈機（上海）智能系統研發設計有限公司（簡稱“沈機智能”）在i5OS運動控制基礎上，由沈機智能自主研發龍門3D打印機控制系統。
“在項目推進過程中，最大的難題就是打印機的超標問題。”參與此項工作的研發人員介紹，打印使用的大型龍門3D打印設備，X軸（水平方向）行程範圍長達25m，Y軸（水平面垂直與X軸）行程4m，Z軸（垂直方向）行程2.5m，如此龐大的機械設備，對設備的精確控制是一個巨大挑戰。
在此過程中，研發人員借鑑以往大型設備的設計經驗，為這臺打印機設計出各類線纜的佈置方案，使得整機乾淨規整，工程設計美感體現得淋漓盡致。在機械設計中，他們摒棄了傳統小型機械設備的絲槓螺母傳動方式，採用了齒輪齒條的傳動方式，同時攻克了齒輪齒條間隙問題和雙電機串聯消隙控制技術及空間誤差補償技術，保障了龍門3D打印設備的控制精度。
針對3D打印特點，研發人員還專門為龍門3D打印設備開發出人性化的人機交互界面，讓操作變得更加方便快捷。據介紹，i5OS系統不僅可以提供程序圖形模擬功能，還能精準模擬出3D打印程序的打印圖形軌跡，可以預知打印路徑，以防止打印錯位。
而長時間連續運行打印橋樑，也展示出i5OS系統良好運動控制穩定性。此次打印過程長達800小時，工作期間不能間斷，相當於35天的連續打印，這對i5OS系統在大型龍門3D打印設備中的運動控制的同步性與穩定性提出了更高的要求。
既要有大型機械設備研製能力，又要有自主研發的控制系統，二者完善的結合是這次打印成功的關鍵。依託自主、安全、可控的運動控制核心技術，瀋陽機床研發的i5OS系統已經在木工、激光切割等領域實現突破，並將在工業控制領域引入應用驅動技術。
“這是i5OS工業操作系統首次在3D打印領域的創新探索，對我們自主研發的i5OS系統為工業控制打造基礎平臺和構建 i5工業物聯網有著深遠的意義。” 沈機（上海）智能系統研發設計有限公司副總經理陳燦接受本報記者採訪時說。
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