Pametni 3D štampani zid - Istraživači sa Kembridža unapređuju infrastrukturu (VIDEO)

Ova 3D štampana struktura je tip potpornog zida poznatog kao čeoni zid. Instaliran je na A30 u Kornvolu, a zahvaljujući senzorima dizajniranim na Kembridžu, koji su ugrađeni u njegovu strukturu, zid pruža informacije o temperaturi, naprezanju i pritisku, i to sve u realnom vremenu. U budućnosti bi njegov "digitalni blizanac" zida mogao da doprinese otkrivanju i ispravljanju grešaka pre nego što se pojave.

Ovakvi zidovi se obično rade od prefabrikovanog betona u ograničenim oblicima, zahtevajući oplatu i obimno čelično ojačanje. Ali sada je, zahvaljujući 3D štampi, tim koji uključuje stručnjake iz kompanija Costain, Jacobs i Versarien dizajnirao i izgradio zakrivljeni šuplji zid bez oplate i čeličnog ojačanja. On svoju snagu ne crpi iz čelika, već iz geometrije.

Za štampanje zida visokog oko 2m i širokog 3,5m bio je potreban samo jedan sat. Štampan je u Glosterširu, u sedištu napredne inženjerske kompanije Versarien, pomoću robotizovanog štampača za beton. Gradnja tehnikom 3D štampe donosi veliku uštedu materijala i smanjenu emisiju ugljen-dioksida.

Profesor Abir Al-Tabbaa i njegov tim sa Odeljenja za inženjering proteklih šest godina razvijali su nove tehnologije senzora i istraživali efikasnost postojećih komercijalnih senzora radi dobijanja što boljih informacija iz infrastrukture. Oni su napravili i različite "pametne" betone koji se sami obnavljaju. Za ovaj projekat isporučili su senzore za merenje temperature tokom procesa štampe.

Praćenjem promena temperature u različitim slojevima zida otkrivene su potencijalne anomalije. Da bi se bolje razumelo termalno ponašanje ovog zida podaci će biti upoređeni sa termalnim snimanjem.

Profesor Al-Tabbaa je naveo da je za 3D štampu potreban izuzetno brzovezujući cement, koji zbog toga generiše ogromnu količinu toplote. Senzori koji su ugrađeni u zid radi merenja temperature tokom izgradnje nastaviće da pružaju podatke.

Oni očitavaju i relativnu vlažnost, pritisak, naprezanje, električnu otpornost i elektrohemijski potencijal, a time daju i uvid u pouzdanost, robustnost, tačnost i dugovečnost senzora.

Pomoću LiDAR sistema za skeniranje zida tokom štampanja je stvoren 3D oblak tačaka i generisan digitalni blizanac zida.

Profesor Al-Tabbaa ističe da digitalizacija zida znači da on može da "govori za sebe" i da se senzori mogu koristiti da se bolje razumeju ove 3D štampane strukture i ubrza njihovo prihvatanje u industriji.

Naučnici sa Kembridža napravili su tip senzora, poznat kao PZT (Piezoceramic Lead-Zirconate-Titanate) senzor, pomoću koga se meri elektromehanički impedansni odziv i prate promene ovih merenja tokom vremena kako bi se otkrila potencijalna oštećenja.

U različite slojeve 3D štampanog zida ugrađeno je osam ovih senzora kako bi se pratilo opterećenje i naprezanje tokom izgradnje ali i kasnije. Istraživači su osmislili i bežični sistem za prikupljanje podataka koje senzori očitavaju.

Profesor navodi da će ovaj projekat služiti kao živa laboratorija za prikupljanje podataka koji će omogućiti 3D štampanje većih i kompleksnijih struktura.