该工程由清华大学（建筑学院）-中南置地数字建筑研究中心徐卫国团队设计研发、并与上海智慧湾投资管理公司共同建造。打印系统由数字建筑设计，打印路径生成，操作控制系统，打印机前端，混凝土材料等创新技术集成，具有工作稳定性好、打印效率高、成型精度高、可连续工作等特点。此系统在3个方面具有独特的创新性和领先性：①机器臂前端打印头，具有不堵头、打印材料在层叠过程中不塌落的特点。②打印路径生成及操作系统，将形体设计、打印路径生成、材料泵送、前端运动、机器臂移动等各系统连接为一体协同工作。③独有的打印材料配方，具有合理的材料性能及稳定的流变性。

图1 上海3D打印混凝土桥

图2 打印过程

桥梁设计。步行桥的设计采用了三维实体建模，桥栏板采用了形似飘带的造型与桥拱一起构筑出轻盈优雅的体态横卧于上海智慧湾池塘之上；桥面板采用了脑纹珊瑚的形态，珊瑚纹之间的空隙填充细石子，形成园林化的路面。桥体由桥拱结构、桥栏板、桥面板3部分组成，桥体结构由44块0.9米×0.9米×1.6米的混凝土3D打印单元组成，桥栏板分为68块单元进行打印，桥面板共64块也通过打印制成。这些构件的打印材料均为聚乙烯纤维混凝土添加多种外加剂组成的复合材料，经过多次配比试验及打印实验，已具有可控的流变性可满足打印需求；这种新型混凝土材料的抗压强度达到65兆帕，抗折强度达到15兆帕。

打印建造。整体桥梁工程的打印用了两台机器臂3D打印系统，共用450小时打印完成全部混凝土构件（图2）。与同等规模的桥梁相比，其造价只有普通桥梁造价的2/3；桥梁主体的打印及施工未用模板，未用钢筋，大大节省了工程花费。

监测系统。桥内预埋有实时监测系统，包括振弦式应力监控和高精度应变监控系统，可以即时收集桥梁受力及变形状态数据，对于跟踪研究新型混凝土材料性能以及打印构件的结构力学性能具有实际意义。

随着社会的发展，建设工程对于劳动力的需求将越来越供不应求，智能建造将是解决这一问题的重要渠道，也将推动中国建筑工业的转型升级。3D打印作为智能建造的一种重要方式，将对工程建设的智能化发展发挥重要作用。

虽然在3D混凝土打印建造方面存在着许多需要解决的瓶颈问题，此领域技术研发及实际应用的竞争也日益激烈，各国相当多的科研机构及建造公司一直致力这方面的技术攻关，但还没有真正将这一技术用于实际工程。而上海3D打印混凝土桥的建成，标志着这一技术从研发阶段发展到了实际工程应用，同时标志着中国3D混凝土打印建造技术进入世界先进水平。