3D vytlačená inteligentná betónová štruktúra sa sama monitoruje
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 25. 7. 2023
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
V spolupráci so súkromným priemyslom urobili vedci z Cambridgeskej univerzity jeden krok nad rámec 3D tlače s konkrétnou jednotkou infraštruktúry, ktorá bola vyrobená nielen za hodinu, ale obsahuje aj senzory, vďaka ktorým sa sama monitoruje a jedného dňa sa sama opraví.
Akokoľvek sa to môže zdať jednoduché a všedné, kúsky stavebného cestného inžinierstva sú produktom nejakého veľmi zložitého a seriózneho inžinierskeho dizajnu a slúžia veľmi skutočným a životne dôležitým funkciám, ktoré mnohí ľudia neocenia, kým sa cesta pred nimi nezmyje alebo sa nezrúti most.
Jednou z takýchto stavebných cestných konštrukcií je to, čo sa nazýva ako čelná stena, čo je zádržná konštrukcia s otvorom v nej, ktorá je umiestnená pri ústí odtoku alebo priepustu. Jej účelom je ukotvenie priepustu alebo podobného odtoku a zabránenie vymletiu výplne okolo neho tečúcou vodou. Okrem toho môže tiež poskytnúť konštrukčnú podporu pripojeným mostom a vozovkám, ako aj kontrolovať prietok vody.
Je to veľmi starý kúsok stavebného inžinierstva, ale vedci z Cambrdige dali nový smer jednému inštalovanému na A30 v Cornwalle tým, že ho skonštruovali na mieste pomocou robotického ramena 3D tlačiarne, ktoré položilo vrstvy rýchlotuhnúceho betónu, ktorý vytvrdol len za hodinu. Opäť to nie je veľmi nové. Novinkou je, že pri 3D tlači čelnej steny jednotka LiDARu presne naskenovala štruktúru a vytvorila digitálne virtuálne dvojča, s ktorým možno porovnávať skutočnú vec. Do vlhkého betónu boli tiež umiestnené bezdrôtové senzory na prenos údajov o teplote, napätí, tlaku, vlhkosti, elektrickom odpore a elektrochemickom potenciáli.
Teplota bola obzvlášť zaujímavá, pretože rýchlo tuhnúci betón generuje veľa tepla, ktoré by mohlo pri tuhnutí a tvrdnutí poškodiť strop. To je dôležité, pretože ďalšou inováciou novej konštrukcie je, že nepoužíva konvenčnú oceľovú výstužnú kostru. Namiesto toho sa spolieha na svoju vlastnú geometriu pre pevnosť, čo nie je ľahké pre niečo s dutou, zakrivenou vnútornou stenou.
Cieľom experimentu, ktorý vedie profesor Abir Al-Tabbaa z Katedry inžinierstva na Cambridgeskej univerzite, je použiť senzory a digitálne modelovanie na posúdenie stability 3D tlačenej štruktúry, aby bola pre priemysel atraktívnejšia. Okrem vytvorenia niečoho lacnejšieho ako konvenčné konštrukcie, ktoré sa stavajú rýchlejšie, je cieľom otestovať spoľahlivosť, robustnosť, presnosť a životnosť samotných senzorov a možno jedného dňa začleniť aj samoliečiaci sa betón, ktorý tím vyvíja.
„Tento projekt bude slúžiť ako živé laboratórium, ktoré bude počas svojej životnosti generovať cenné údaje,“ povedal Al-Tabbaa. „Dáta zo senzorov a „digitálne dvojča“ pomôžu odborníkom v oblasti infraštruktúry lepšie pochopiť, ako možno 3D tlač použiť a prispôsobiť na 3D tlač väčších a zložitejších materiálov na báze cementu pre strategickú cestnú sieť“.
