Ha 3D nyomtatott építőanyagokról van szó, a beton kézenfekvő választásnak tűnik. Az építészek azonban folyamatosan feszegetik az elérhető határokat, például acél felhasználásával 3D nyomtatott hidat készítenek. Az Amerikai Acélszerkezeti Intézet (AISC) Chicagóban (USA) például nemrég ítélte oda a rangos 2021-es Forge-díjat egy egyedülálló 3D nyomtatott acélhíd-koncepciónak, amelyet Hunter Ruthrauff, a San Diegó-i székhelyű T.Y. Lin International Group3 munkatársa fejlesztett ki. Ez a nem szokványos, bár koncepciózus kialakítás bemutatja, hogy a 3D-nyomtatás az acéllal milyen lehetőségeket kínál.
3D nyomtatott acélhíd – A környezet által inspirált formatervezés
A győztes terv egy gyalogos gyalogoshíd, amely a kaliforniai San Diego külvárosában, a város kulturális területének, a The Pradónak a keleti határán található Florida Canyonon ível át. A javasolt híd olyan kelet-nyugati kapcsolatot hozna létre, amely jelenleg hiányzik a helyről, és elősegítené a terület fejlődését.
A tervezéshez a közeli Cabrillo híd szolgáltatott inspirációt, amely egy íves, helyben öntött betonhíd. A nagy ívek létrehozásához az építkezés során több ezer zsalutáblát használtak, amit az építész el akart kerülni. A Cabrillo híd hídpálya alatti szerkezete azonban kiváló kilátást biztosít a területre, amit a javasolt tervben utánoztak. A helyi növényvilág – például a kaktuszok és fügefák – és az erodált kanyonfalak folyékonysága, valamint a kanyon szinte sejtszerű hálózata szintén inspirációt jelentett a híd organikus formáihoz.
Az egyedi felületet a helyi építészetre gyakorolt spanyol hatás ihlette, amely nagy mennyiségű domborművet tartalmaz. A híd tagolt felülete ennek egy modern változata, amelyet eredetileg vízáramlás-elemzéssel modelleztek. Az áramló víz vonalai alapján határozták meg, hogy hol kell elhelyezni az illesztéseket. A híd felületére apró, gömb alakú lámpatesteket is beépítettek, hogy azok tükrözzék az éjszakai égboltot, amikor a kanyonból felnézünk a hídra.
Folyékony gyaloghíd
A híd egy nagy térrel kezdődik, mielőtt a hídpálya hosszában kitágul és összehúzódik. A pálya mentén négy nyílás található, ami lehetővé teszi a gyalogosok számára, hogy vizuális kapcsolatot tartsanak fenn az alatta lévő kanyonnal. Minden nyíláshoz egy függőágy is tartozik, amely egyedülálló élményt nyújt a gyalogosoknak, ha elég bátrak ahhoz, hogy felmerészkedjenek rájuk. A korlátrendszer 3D nyomtatott rozsdamentes acéloszlopokat használ, amelyekhez üveglapok vannak rögzítve, hogy ne akadályozzák a helyi területre nyíló kilátást.
A híd három 67 méter hosszúságú nyílásból áll, a híd alatti szerkezet pedig egy cellahálózatra hasonlít. Ennek a formának a modellezéséhez háló relaxációt alkalmaztak. A tervezéshez kezdetben egyszerű szerkezeti elemeket használtak, amelyeket aztán a végső szerves formákká lazítottak, a rendszerbe feszültséget vezetve a formák kisimítása érdekében.,
Miért lehet szükséges egy 3D nyomtatott acélhíd?
A spline-ok és kettős ívű formák létrehozása acélból olyan kihívást jelentett, amelyet csak 3D nyomtatással lehetett megoldani. A drótíves additív gyártás segítségével – amelyet először a holland MX3D talált fel – összetett formák készíthetők acélból. A hidat úgy tervezték, hogy kisebb alkatrészekből nyomtassák ki, majd az alkatrészt a helyére emelve és a szomszédos alkatrészekhez csavarozva összerakják. Minden egyes alkatrész belső merevítésekkel, valamint egy nyílászáróval rendelkezik, amely lehetővé teszi a csavarokhoz való hozzáférést a belsejében. Az alkatrészek szénacél belső magból és rozsdamentes acél külső rétegből állnak, ami költségmegtakarítást jelent ahhoz képest, hogy a teljes szerkezet rozsdamentes acélból készüljön. A 3D nyomtatással elérhető az ezen anyagrétegek gyártásához szükséges pontosság.
A híd megépítéséhez kiegyensúlyozott konzolos szegmensszerkezetet alkalmaznának, ahol először az alapokat és a támaszokat építik meg, majd a pilléreket, amelyeket kábelkötegek támasztanak alá. Ez kiküszöböli az állványozás szükségességét. Ezután íves szegmenseket adnak hozzá, amíg a középső és a külső zárókövek fel nem kerülnek, ami stabilizálja a hidat. Ezután a támasztó állványokat el lehet távolítani, hogy hozzá lehessen illeszteni a támpilléreket és a pályaszegmenseket.
A 3D nyomtatott acélhíd előnyei
Ennek a módszernek az az előnye, hogy a tervező közvetlenül a gyártó cégek számára ad át egy műhelyrajzot, ami hatékonyabbá teszi a tervezési és építési folyamatot. Ezenkívül nem kellett 2D-ben meghatározni a geometriát, ami időt takarított meg. A kettős görbület jól alkalmazható a 3D nyomtatáshoz acélból, különösen a 3D nyomtatott betonhoz képest, amelyhez még mindig szükség lenne az pászmák és vasalás beépítésére. A kivitelezés sebességét is csak a rendelkezésre álló 3D-nyomtató robotok száma korlátozza – több robot elég gyorsan le tud gyártani egy konstrukciót. A 3D-nyomtatás további előnye, hogy ez segítene csökkenteni az építkezés során a helyi zavaró hatásokat, mind a közelben lakók, mind a kanyon ökoszisztémája számára.
Az építész, Ruthrauff úr az acélszerkezetek építésének határait akarta feszegetni – és ezt a célt ezzel az úttörő tervvel sikerült is elérni. A hídtervezésben Allplan Bridge-t is használtak. Ha érdekel téged ez a különleges szofvter, ismerd meg jobban az Allplan lehetőségeit és vedd fel velünk a kapcsolatot!
