科技日报记者 郝晓明
这是一座长15.25米、宽3.8米、高1.2米的3D打印异形桥梁，可载重量达250公斤/平方米，使用寿命达30 年左右。
经过800余小时的“昼夜奋战”，这座由3D打印机“建造”的我国最长桥梁，于11月29日在上海建工机施集团数字三维建造中心完工。
此后，这座S形曲面景观人行桥再经过抗压、加载等测试考验和外观装饰后，将被安装在上海桃浦智创城中央公园，为来往游人提供便利。
作为我国首条“实装”3D打印树脂景观桥，该桥的基材由玻璃纤维加强ASA材料构成，属异形曲面景观人行桥，空间多维度曲面桥身与桥面板均为一次性打印成型，是迄今为止世界上尺寸最大的“一次成型”3D打印桥梁，也是沈阳机床集团自主研发的i5智能控制技术首次应用于3D打印领域，并创下15米大尺寸件一次打印成型的3D打印桥梁、25米长龙门结构高精度3D打印机两项世界纪录。
据了解，为该桥梁的建造提供机械结构和运动控制整体解决方案的是沈阳机床集团。其中，为这座世界最长打印桥梁立下“汗马功劳”的打印机，由云科智能制造(沈阳)有限公司（简称云科智造）设计制造，打印机全长 25米、宽 4米、 高2.5米，定位精度为0.1mm，移动速度为10米/每分钟，打印速度为 8公斤/小时，以“龙门框架结构+打印头”的形式组成，相当于把一台沈阳机床GTS系列龙门机床的刀具换成打印头； 控制系统是沈机（上海）智能系统研发设计有限公司（简称“沈机智能”）在i5OS运动控制基础上，由沈机智能自主研发龙门3D打印机控制系统。
“在项目推进过程中，最大的难题就是打印机的超标问题。”参与此项工作的研发人员介绍，打印使用的大型龙门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，如此庞大的机械设备，对设备的精确控制是一个巨大挑战。
在此过程中，研发人员借鉴以往大型设备的设计经验，为这台打印机设计出各类线缆的布置方案，使得整机干净规整，工程设计美感体现得淋漓尽致。在机械设计中，他们摒弃了传统小型机械设备的丝杠螺母传动方式，采用了齿轮齿条的传动方式，同时攻克了齿轮齿条间隙问题和双电机串联消隙控制技术及空间误差补偿技术，保障了龙门3D打印设备的控制精度。
针对3D打印特点，研发人员还专门为龙门3D打印设备开发出人性化的人机交互界面，让操作变得更加方便快捷。据介绍，i5OS系统不仅可以提供程序图形模拟功能，还能精准模拟出3D打印程序的打印图形轨迹，可以预知打印路径，以防止打印错位。
而长时间连续运行打印桥梁，也展示出i5OS系统良好运动控制稳定性。此次打印过程长达800小时，工作期间不能间断，相当于35天的连续打印，这对i5OS系统在大型龙门3D打印设备中的运动控制的同步性与稳定性提出了更高的要求。
既要有大型机械设备研制能力，又要有自主研发的控制系统，二者完善的结合是这次打印成功的关键。依托自主、安全、可控的运动控制核心技术，沈阳机床研发的i5OS系统已经在木工、激光切割等领域实现突破，并将在工业控制领域引入应用驱动技术。
“这是i5OS工业操作系统首次在3D打印领域的创新探索，对我们自主研发的i5OS系统为工业控制打造基础平台和构建 i5工业物联网有着深远的意义。” 沈机（上海）智能系统研发设计有限公司副总经理陈灿接受本报记者采访时说。
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