В Великобритании установлена ​​подпорная стенка, напечатанная на 3D-принтере, в комплекте с датчиками и цифровым двойником

Поделиться этой статьей

Какими бы впечатляющими ни были 3D-печатные дома, аддитивное строительство (AC) может иметь гораздо более серьезные последствия, выходящие за рамки жилищного строительства. Это особенно верно, учитывая финансирование технологий такими законами, как Двухпартийный закон об инфраструктуре, а также общие потребности в инфраструктуре в условиях экстремальных погодных условий, усугубляемых глобальным потеплением. Поэтому такие проекты, как подпорная стена, недавно созданная Кембриджским университетом в Великобритании, имеют особое значение.

Исследователи из Кембриджа, работающие с инжиниринговой компанией Versarien, установили ограждение со встроенными датчиками на шоссе А30 в Корнуолле. Эти подпорные стены обычно изготавливаются из сборного железобетона с опалубкой и стальной арматурой. С помощью AC группа смогла напечатать на 3D-принтере изогнутую полую стену без опалубки и стальной арматуры, поскольку уникальная геометрия элемента позволяет ему усиливать себя. Стена высотой 2 метра (6 футов 6 дюймов) и шириной 3 метра (9 футов 9 дюймов) была напечатана всего за один час с помощью роботизированного принтера в штаб-квартире Versarien в Глостершире.

Профессор инженерного факультета Абир аль-Таббаа последние шесть лет занимался разработкой датчиков для мониторинга состояния инфраструктуры, а также самовосстанавливающихся бетонных материалов. В этом проекте команда интегрировала в стену датчики, которые измеряют тепло, влажность, давление, деформацию, электрическое сопротивление и электрохимический потенциал, что позволит исследователям узнать о надежности, прочности, точности и долговечности датчиков.

Датчики, встроенные в стену во время печати.

Среди устройств был пьезокерамический датчик свинца-цирконата-титаната (PZT) для измерения реакции электромеханического импеданса, чтобы указать, как со временем затвердевает напечатанный на 3D-принтере раствор и общее состояние конструкции. Восемь из них были размещены в слоях стены в разных местах по всему отпечатку, чтобы отслеживать нагрузки и деформации на протяжении всего строительства и срока службы.

Кроме того, использовалась система LiDAR для сканирования конструкции во время ее печати на цифровом двойнике стены. Ее команда также предоставила датчики для измерения температуры во время печати, чтобы обнаружить потенциальные горячие точки, температурные градиенты или аномалии. Затем это можно сопоставить с профилем тепловидения, чтобы понять тепловое поведение стены. Команда также разработала беспроводную систему сбора данных для удаленного сбора данных.

«Поскольку для 3D-печати нужен чрезвычайно быстросхватывающийся цемент, он также выделяет огромное количество тепла. Мы встроили в стену наши датчики для измерения температуры во время строительства, и теперь получаем от них данные, пока стена находится на объекте», — сказал Аль-Таббаа. «Сделать стену цифровой означает, что она может говорить сама за себя. И мы можем использовать наши датчики, чтобы лучше понять эти 3D-печатные структуры и ускорить их внедрение в промышленность. Этот проект будет служить живой лабораторией, генерирующей ценные данные на протяжении всего своего существования. Данные датчиков и «цифровой двойник» помогут специалистам в области инфраструктуры лучше понять, как можно использовать 3D-печать и адаптировать ее для печати более крупных и сложных материалов на основе цемента для стратегической дорожной сети».

Хотя цифровые двойники для 3D-печатной инфраструктуры изучаются, они еще не получили широкого внедрения. Фактически, единственный пример, который приходит на ум, — это напечатанный на 3D-принтере металлический мост от MX3D, установленный в Амстердаме. Однако благодаря таким инициативам, как программа грантов Министерства транспорта США по передовым цифровым системам управления строительством, мы ожидаем появления ряда новых проектов взамен того, что разработал Кембриджский университет, и не только в США, но и в Европе. А также Китай и Индия, где компании по производству кондиционеров добились значительного прогресса.

Будьте в курсе всех последних новостей индустрии 3D-печати и получайте информацию и предложения от сторонних поставщиков.

Поделиться этой статьей