محققان کمبریج با توسعه اولین زیرساخت بتن پرینت سه بعدی برای پروژه بزرگراه های ملی به نقطه عطف مهمی دست یافته اند. ساختار ابتکاری که تحت عنوان Headwall شناخته می شود، بر روی A30 در کورنوال نصب شده است و مجهز به حسگرهای توسعه یافته توسط دانشگاه کمبریج است. این حسگرها اطلاعات لحظه‌ای مربوط به دما، کرنش و فشار را ثبت و ارائه می‌کنند و امکان تشخیص زودهنگام عیوب را فراهم می‌کنند. با استفاده از فناوری پرینت سه بعدی، تیم موفق به ساخت یک دیوار توخالی منحنی بدون نیاز به قالب یا بست‌های فولادی پشتیبان شد و هزینه ها، مواد و درصد انتشار کربن را کاهش داد.

طی شش سال گذشته، تیم پروفسور ابوالطباء در گروه مهندسی کمبریج در خط مقدم توسعه فناوری‌های حسگر پیشرفته و بررسی پتانسیل بتن با قابلیت ترمیم خودکار بوده است. تخصص و همکاری آنها با شرکای صنعتی منجر به اجرای موفقیت آمیز دیواره پرینت سه بعدی در A30 شده است. این پروژه پیشگام، پتانسیل عظیم تولید افزودنی در صنعت ساخت و ساز را به نمایش می گذارد.

این دیوار که تقریباً دو متر ارتفاع و سه و نیم متر عرض دارد، با استفاده از یک چاپگر بتن مبتنی بر بازوی روباتیک در دفتر مرکزی Versarien، یک شرکت مهندسی پیشرفته در Gloucestershire چاپ شد. این روش چاپ پیشرفته نه تنها در هزینه ها و مواد صرفه جویی کرد، بلکه انتشار کربن را در مقایسه با تکنیک های ساخت و ساز سنتی به میزان قابل توجهی کاهش داد. طراحی توخالی منحنی دیوار، عاری از قالب های معمولی یا آرماتورهای فولادی، پایداری خود را از هندسه منحصر به فرد آن می گیرد. برای اطمینان از یکپارچگی ساختاری و عملکرد دیوار پرینت سه بعدی، محققان کمبریج طیف وسیعی از حسگرها را در بتن تعبیه کردند. این سنسورها پارامترهای مختلفی مانند دما، رطوبت، فشار، کرنش، مقاومت الکتریکی و پتانسیل الکتروشیمیایی را کنترل می کنند. این حسگرها با جمع‌آوری داده‌های لحظه‌ای، تشخیص زودهنگام هرگونه ناهنجاری یا مشکل بالقوه را امکان‌پذیر می‌کنند و امکان مداخله و پیشگیری به موقع را فراهم می‌کنند. علاوه بر فناوری حسگر، تیم از اسکن LiDAR در طول فرآیند چاپ برای ایجاد یک دوقلو دیجیتال دقیق از دیوار استفاده کرد. این نمایش دیجیتال درک جامعی از رفتار سازه ارائه می دهد و تجزیه و تحلیل و تصمیم گیری بهتر را تسهیل می کند. ترکیبی از سنسورهای پیشرفته و یک دوقلو دیجیتال توانایی دیوار برای برقراری ارتباط با وضعیت خود را افزایش می‌دهد و به تسریع ادغام سازه‌های چاپ سه بعدی در صنعت ساختمان کمک می‌کند.

پروفسور ابیر الطباء به اهمیت این پروژه اشاره کرد و گفت: «دیجیتالی کردن دیوار به این معنی است که می تواند خودش صحبت کند و ما می‌توانیم از حسگرهای آن برای درک بهتر این سازه‌های پرینت سه بعدی و تسریع پذیرش آنها در صنعت استفاده کنیم.» اجرای موفقیت آمیز دیوار پرینت سه بعدی در A30 به عنوان یک آزمایشگاه زنده عمل می کند و به طور مداوم داده های ارزشمندی را در طول عمر خود تولید می کند. این داده‌ها به درک عمیق‌تری از نحوه استفاده از پرینت سه بعدی برای چاپ بزرگ‌تر و پیچیده‌تر مبتنی بر سیمان برای شبکه راهبری کمک می‌کند. این پروژه که بخشی از برنامه مواد مقاوم برای زندگی و ابتکار جاده های دیجیتال آینده است، توسط شورای تحقیقات مهندسی و علوم فیزیکی (EPSRC) و اتحادیه اروپا پشتیبانی می شود. با این دستاورد پیشگامانه، محققان کمبریج نه تنها امکان‌سنجی زیرساخت های بتن پرینت سه بعدی را نشان دادند، بلکه راه را برای پیشرفت های بیشتر در تولید مواد افزودنی در صنعت ساخت و ساز هموار کردند. ادغام موفقیت‌آمیز حسگرهای هوشمند و دوقلوهای دیجیتال در سازه‌های چاپ سه‌بعدی پتانسیل بسیار زیادی برای افزایش کارایی، دوام و پایداری پروژه‌های زیرساختی آینده دارد.


منبع: 3Dnatives