Hollændere 3D-printer stålbro
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
By signing up, you agree to our Terms & Conditions and agree that Teknologiens Mediehus and the IDA Group may occasionally contact you regarding events, analyzes, news, offers, etc. by telephone, SMS and email. Newsletters and emails from Teknologiens Mediehus may contain marketing from marketing partners.

Hollændere 3D-printer stålbro

Illustration: Adriaan de Groot / MX3D

Hvis fodgængere i Amsterdams gamle middelalderbydel fremover kommer til at føle sig hensat til en fremtidsfilm, vil de være lovligt undskyldt. Efter tre års arbejde placerer den hollandske virksomhed MX3D nemlig snart en organisk udformet 3D-printet stålbro over en af de gamle kanaler. Det bliver den første bro produceret (næsten) udelukkende af 3D-printet stål. Det fortæller MX3D på sin hjemmeside.

Broen er resultatet af en lang proces, der blandt involverede et omfattende redesign, involvering af langt flere partnere end oprindeligt planlagt og en ændring af produktionsmetoden.

Endnu mangler brodæk, maling og sensorer, men hovedspændet på verdens første 3D-printede stålbro er nu endeligt færdigt. Illustration: Thijs Wolzak / MX3D

Idéen til broen stammer fra designvirksomheden Joris Laarman Lab, der blandt andet arbejder med topologi-optimering - altså kunsten at designe konstruktioner med det absolutte minimum af materialer.

Læs også: Ombygget svejserobot 3D-printer metal uden støtteben

Joris Laarman Lab havde udviklet en 3D-printer, der printede med resin. I modsætning til de gantry-printere, der i dag sælges til såvel amatører som professionelle, var hollændernes printer dybest set en avanceret limpistol placeret på en robotarm. Men de ville gerne printe af mere solide materialer, så limpistolen blev skiftet ud med et svejseapparat, så robotten kunne printe med forskellige metaller som kobber, aluminium, bronze, stål og rustfrit stål. Ved at printe tynde lag ad gangen, kan man printe eksempelvis dobbeltkrumme strukturer uden understøtninger, fordi printet bærer sig selv. Vertikale, horisontale eller snoede print kræver, at svejserobottens parametre sættes forskelligt. Det gælder for eksempel puls-tider, pauser, lagtykkelse og værktøjets orientering.

Ville imponere sponsor

I første omgang printede Joris Laarman Lab flere bænke. Men da de skulle imponere CAD-program-leverandøren Autodesk, som var blevet sponsor og partner i virksomhedens udviklingsprojekt, kom de på at printe en hel bro med samme metode.

Sådan forestillede designerne fra Joris Laarman Lab sig oprindeligt, at broen skulle se ud og produceres. Men processen viste sig at være mere kompliceret end som så. Illustration: Joris Laarman Lab / MX3D

Broprojektet kom i sving i 2015, hvor Joris Laarman Lab fik både medieomtale og myndighedstilladelse til at printe en bro over Oudezijds Achterburgwal i Amsterdams middelalderkvarter. Opmærksomheden fik desuden både stålproducenten AccelorMittal, robotspecialister fra ABB Robotics, pc-leverandøren Lenovo og svejsespecialister fra Airliquide og Oerlikon til at blive sponsorer og partnere på projektet, mens Leap3D scannede det sted, hvor broen skulle placeres.

For komplekst til godkendelse

Designforslaget viste en bro med en underbygning, der lignede indersiden af knogle – det arketypiske eksempel på topologi-optimering. Ifølge designerne skulle broen printes på stedet af to svejserobotter, der ovenikøbet skulle bruge brodelene som stillads, mens de printede sig ud over kanalen.

I maj 2016 var det endelige designforslag klart. Designerne havde brugt Autodesks Dreamcatcher-program til at genere designet baseret på input som spændets længde, broens bredde og den forventede belastning. Resultatet var en smukt svungen bro med et ribbeformet sideværn.

Anden version af designet var blevet til ved hjælp af Autodesks parametriske designprogram Dreamcatcher. Men heller ikke det holdt til mødet med virkeligheden. Illustration: Joris Laarman Lab / MX3D

Partnerne var dog blevet enige om, at droppe planen om at printe broen på stedet, hvor byggeprocessen ville være udsat for såvel vejrlig som forbipasserendes indblanding – en ikke uvæsentlig risikofaktor, når broen skulle opføres i middelalderbyen, der også rummer Amsterdams Red Light District.

Men selv om der kun var 12 meter over kanalen, viste det sig, at det ikke var så let at få enderne til at mødes.

Allerede to måneder senere stod det nemlig klart, at de metoder og værktøjer, der i dag bruges til at beregne og dokumentere en konstruktions sikkerhed, ikke kunne håndtere den komplekse geometri. Desuden var det stort set umuligt at definere den printede strukturs egenskaber, og styrken af middelalderkanalens sider var en stor ubekendt faktor.

»Det betyder, at vi bliver nødt til at starte helt forfra… Grundlæggende skal vi mindske kompleksiteten og minimere trækkrafterne i konstruktionen så meget som muligt. Lad os håbe, vi kan løse det hurtigt,« skrev MX3D på sin hjemmeside.

Arup ændrede designstrategi

I november 2016 blev det britisk baserede rådgivningsfirma Arup involveret, og designstrategien skiftede fra topologioptimering til at regne på pladeformer, som softwaren bedre kunne håndtere. I februar 2017 var et nyt design i klart, og printprocessen gik i gang.

Med hjælp fra ingeniører fra Arup fandt designerne og MX3D frem til et design, der både kunne produceres og dokumenteres, så broen kunne godkendes. Illustration: Joris Laarman Lab / Arup / MX3D

I stedet for at printe lige ud i luften, valgte partnerne dog at printe brodelene i omkring én meter lange sektioner på gulvet og efterfølgende svejse dem sammen. Først i august sidste år flyttede man svejserobotten hen til broen for at teste, hvordan det fungerede at printe lige ud i luften som oprindeligt planlagt.

Og nu er det 12 meter lange og 6,3 meter brede spænd så endelig printet færdigt. Der mangler dog stadig et brodæk og at blive printet nogle enkelte dele, der ikke er del af hovedspændet.

Sensorhjælp fra Force

Før broen kan løftes ud af værkstedet på havnen i Amsterdam og køres ind til middelalderbyen, skal den imidlertid både males, udstyres med en lang række sensorer og testes. For selv om de mange partnere allerede har lavet deres egen uformelle belastningstest under festlige former, da spændet stod færdigt, skal der mere til, før myndighederne vil lade byens borgere og turister passere den.

Broen er printet i sektioner af cirka en meters længde, hvorefter de er blevet svejset sammen. At svejse sig fremad med robotterne kravlende på broen viste sig at være for svært på nuværende tidspunkt. Illustration: Olivier de Gruijter / MX3D

Sensorkompetencen har M3XD blandt andet hentet hos danske Force Technology. Sensorerne skal måle belastning, forskydninger og vibrationer, temperatur og luftkvalitet. Dataene indsamles af specialister fra Alan Turing Institute, som vil føde data ind en digital model af broen, så broens tilstand kan følges. Samtidig vil dataene gøre det lettere at designe nye broer og dokumentere nogle af de materialeegenskaber, som man ikke har dokumentation for i dag.

Partnerskab vil printe flere broer

M3XD planlægger nemlig flere broer og har derfor indgået et partnerskab med den hollandske broentreprenør Haasnoot Bruggen. Sammen håber partnerne at kunne printe flere stibroer. Derudover arbejder M3XD på at bruge teknologien til at producere store prototyper til industrien.

Broen forventes at være på plads i oktober 2018.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

... var nu altså flottest.

Men det er dejligt at se at der er nogen der arbejder på den her slags teknologi, selvom det mere er udviklingsarbejde end brobygning, for det giver da virkeligt et helt anderledes udtryk.

  • 1
  • 0

Enig i at både den første og den andet udgave var flottere. Det overrasker mig også lidt at man ikke ville kunne beregne styrken af den med Finite Element metoden. Men det svære er måske mere at modellere den.

  • 0
  • 0