英国剑桥大学与企业携手,以3D打印为基础,可以在一小时内制造出混凝土基础,还能集成传感器,不仅能自我检测,之后还可以自我修复。
公路、吊桥、桥墩等虽然是常见的道路基础设施,但背后的土木工程既复杂且不容差错,负责用户的安全与维系日常生活,其中一个重点就是端墙(headwall),这是个在排水沟或涵洞的出入口处的带有孔隙的挡土结构,防止填充物被冲走有着固定的作用,还可以为附属桥梁和道路提供结构支撑以及控制水流。
这是一项非常古老的土木工程,但团队正改造康瓦尔郡A30上的土木工程,直接用机器人3D打印机臂在现场构建,快速铺设混凝土层,而且一小时就能硬化,该工程特殊的点在于,3D打印端墙时,也有通过激光雷达精准扫描结构,创建一个虚拟双胞胎,这样之后就能相互对照。
团队也把传感器放入未硬化的湿混凝土中,之后就能发送温度、应变、压力、湿度、电阻率和电化学电位的数据。之后温度会是一个测量重点,因为快凝混凝土会产生大量热量,在混凝土硬化和固化同时,可能也会损坏端墙结构,3D打印端墙并不是采用传统的钢筋骨架,依靠自身的几何形状来获得强度与支撑。
英国剑桥大学工程系Abir Al-Tabbaa教授团队希望打造出,比传统更便宜、构建速度更快的结构,目标是测试传感器本身的可靠性、准确度和寿命,也希望未来有一天能应用到正在开发的自我修复混凝土。
Tabbaa表示,这将是一个“活计划”,在生命周期内生成有价值的数据,传感器数据和数字双胞胎也将帮助基础设施专业人士更了解如何使用和定制3D打印技术,就能为道路基础设施网络打造更强大的水泥基材。