创纪录！国内首座3D打印景观桥诞生，i5OS助力建筑装备智能升级

阿明哥哥资料区 2019-02-10

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昨日，由上海建工机施集团完成的我国首座3D打印树脂景观桥，即将在上海投入使用。待装饰完毕后，市民可前往普陀区桃浦智创城中央公园零距离接触这座15米长的大型3D打印作品。这是国内首条“实装”3D打印桥梁，也是至今为止世界尺寸最大的一次成型3D打印桥梁。

在上海建工机施集团的数字三维建造中心里，一座长15.25米、宽3.8米、高1.2米的S形曲面景观人行桥，就是用3D技术“一次成型”打印出来的，历800多小时连续工作，这座连创两项世界纪录的3D打印桥梁打印完成。在此之后，它还要通过抗压、加载等测试考验，将被安装在桃浦智创城中央公园内。

纪录一：15米大尺寸件一次打印成型

纪录二：25米长的龙门结构高精度3D打印机

3D打印机数据

长 25米宽 4米高2.5米

定位精度：0.1mm

移动速度：10米/每分钟

打印速度： 8公斤/小时

桥梁数据

长15.25米，宽3.68米，高1.1米

载重：250公斤/平方米

材料：玻璃纤维加强ASA

使用寿命：30 年左右

沈机智能在本次项目中助力机施集团在i5OS运动控制基础上自主研发龙门3D打印机控制系统。本次打印制造的异形曲面景观人行桥长15.25米、宽3.8米、高1.2米、重量接近6吨，空间多维度曲面桥身与桥面板一次性打印成型。在项目推进的过程中我们也遇到了许多难题，首当其冲的就是这个大家伙的超大尺寸问题。本次项目使用的大型龙门3D打印设备X轴（水平方向）行程范围长达25m，Y轴（水平面垂直与X轴）行程4m，Z轴（垂直方向）行程2.5m，面对如此庞大的机械设备，对设备的精确控制就是一个巨大的挑战。凭借沈阳机床多年的大型设备设计经验，我们在设计中给出了大型设备的各类线缆的科学布置方案，使得整机干净规整，工程设计美感表现得淋漓尽致。在机械设计中摒弃了传统小型机械设备的丝杠螺母传动方式，采用齿轮齿条的传动方式，但同时，也带来了齿轮齿条间隙问题。

i5OS团队根据龙门3D打印设备尺寸庞大，各轴负载大，Z轴自重大的特点，应用自主开发的双电机串联消隙控制技术，解决了齿轮齿条间隙问题，攻克了设备控制的一个重要难点——双电机串联消隙控制技术及空间误差补偿技术，从而保障了龙门3D打印设备的控制精度。

除此之外，3D打印设备的X轴采用龙门式结构设计，控制上使用了龙门轴同步控制技术，龙门双边共同驱动，龙门3D打印设备X轴单侧配有两个电机，双侧共四个电机，保证了龙门轴的精准同步控制，攻克了设备长行程控制的另一技术难题。龙门3D打印设备整体控制方案采用全数字式EtherCAT总线型通讯技术，运动控制实时插补周期达到1ms，各轴都使用数字式EtherCAT总线型伺服和高精度伺服电机，保证了轴控制的精准度和稳定性。

针对3D打印特点，我们为龙门3D打印设备开发更加人性化的人机交互界面，使操作变得更加方便快捷。同时，i5OS系统还提供程序图形模拟功能，能够精准的模拟出3D打印程序的打印图形轨迹，预知打印路径，防止打印错位。经过反复的打印试验，自主研发深度集成在系统内的材料挤出量与速度自动适应算法，大大提升了3D打印的加工效果和生产效率。

i5OS潜心研究运动控制，用坚实的技术实力支撑起大型龙门3D打印设备的控制研发，这也是i5OS运动控制技术在建筑工业自动化领域的应用延伸，能够最大限度的发挥设计师的想象力，在实际工程应用当中解决异形曲面快速加工工艺，融合运动控制与3D打印技术。在项目桥梁打印实施过程中，长达35天的长时间运行及一次打印成型，也展示出i5OS卓越的运动控制稳定性。