دانشگاه کمبریج با همکاری بخش خصوصی صنعتی، یک گام بزرگ در زمینه چاپ سه بعدی زیرساخت های بتنی برداشته است.
به گزارش تکناک، با تکنولوژی جدید این سازه ها نه تنها در یک ساعت ساخته می شوند، بلکه حسگرهایی را در خود جای می دهند که به آنها قابلیت خود نظارتی و خود ترمیم شوندگی می دهد.
زیر ساخت های راه سازی که شبکههای جادهای یک کشور را به هم متصل می کند و جاده ها را هموار و ایمن می سازد ممکن است چندان در معرض دید عموم نباشند. هر چقدر هم که این زیر ساخت ها پیش پا افتاده به نظر برسند، آنها محصول برخی از طراحی های مهندسی بسیار پیچیده و جدی هستند و عملکردهای بسیار واقعی و حیاتی را انجام می دهند که بسیاری از مردم تا زمانی که جاده جلوی آنها شسته نشود یا فرو نریزد، قدر آن را نمی دانند.
یکی از زیر ساخت ها سازه ای است دیواره آب بند است. دیواره آب بند، یک سازه نگهدارنده با سوراخ تعبیه شده در آن است که در دهانه یک زهکش یا آبراه قرار می گیرد. هدف آن تثبیت آبراه و هدایت آب جلوگیری از پاک شدن زمین های اطراف و جاده از آب می باشد. علاوه بر این، می تواند پشتیبانی سازه ای برای پل ها و جاده های متصل و همچنین کنترل جریان آب را فراهم کند.
این یک بخش بسیار قدیمی از مهندسی عمران است، اما کمبریج با استفاده از یک بازوی چاپگر سه بعدی رباتیک و لایههایی از بتن زودگیر که تنها در عرض یک ساعت سخت میشوند، این سازه را در محل می سازد. باز هم این فناوری خیلی جدید نیست. چیزی که جدید است این است که هنگامی که دیواره آب بند چاپ می شود، یک واحد لیدار اسکن های دقیقی از سازه انجام داد و یک دوقلوی مجازی دیجیتالی می سازد که می توان با آن سازه واقعی که ساخته می شود را مقایسه کرد.
همچنین، حسگرهای بی سیم در بتن مرطوب برای انتقال داده ها در مورد دما، کرنش، فشار، رطوبت، مقاومت الکتریکی و پتانسیل الکتروشیمیایی قرار داده می شوند.
دما از اهمیت ویژه ای برخوردار بود زیرا بتن زود گیر گرمای زیادی تولید می کند که می تواند به دیواره آب بند در حین سخت شدن آسیب برساند. این کنترل مهم است زیرا یکی دیگر از نوآوری ها در سازه جدید این است که از اسکلت تقویت کننده فولادی استفاده نمی کند. در عوض، برای استحکام به هندسه خود متکی است، که برای اشکالی با دیوار داخلی توخالی و منحنی آسان نیست.
هدف از این تحقیق که به رهبری پروفسور ابیر الطباء از گروه مهندسی دانشگاه کمبریج انجام شد استفاده از حسگرها و مدلسازی دیجیتال برای ارزیابی پایداری ساختار پرینت سهبعدی برای جذابتر کردن آن برای صنعت است. علاوه بر ساخت چیزی ارزانتر از سازههای معمولی آنها سریعتر نیز ساخته میشوند، هدف این است که قابلیت اطمینان، استحکام، دقت و طول عمر خود سنسورها را آزمایش کنیم و شاید روزی بتوان از یک بتن خود ترمیم شونده که توسط تیم توسعه مییابد استفاده شود.
الطباء گفت: این پروژه به عنوان یک آزمایشگاه زنده عمل می کند و داده های ارزشمندی را در طول عمر خود تولید می کند. دادههای حسگرها و دوقلو دیجیتال به متخصصان زیرساخت کمک میکند تا بهتر درک کنند که چگونه میتوان از چاپ سهبعدی برای چاپ مواد بزرگتر و پیچیدهتر مبتنی بر سیمان برای شبکه جادهای استفاده کرد.
