A 3D nyomtatás világa az utóbbi időben határtalan lehetőségeket nyitott meg, és a kutatók most olyan betonfal létrehozására használták, ami segíthet biztonságosabbá, intelligensebbé és fenntarthatóbbá tenni az infrastruktúráinkat.
A Cambridge-i Egyetem és ipari szereplők közötti együttműködés eredményeként egy olyan, autósztráda mentén kihelyezett fejfal jött létre, ami a szerkezetébe épített érzékelőknek köszönhetően valós idejű információkat tud szolgáltatni. A szenzorok aktuális adatokat közölnek a kezelőkkel hőmérsékletről, feszültségről vagy nyomásról, ami egy közút alatti átereszt ölelő szerkezet esetében kritikus fontosságú. A mérőszámok segítenek a kutatóknak a hibák felismerésében és kijavításában, mielőtt azok egyáltalán kialakulnának, majd bajt okoznának.
„A fal digitálissá tétele azt jelenti, hogy az szó szerint önmagáért beszél. Az érzékelők segítségével jobban megérthetjük ezeket a 3D-nyomtatott szerkezeteket, és felgyorsíthatjuk az elfogadásukat az iparban” - magyarázta közleményben Abir Al-Tabbaa csoportvezető professzor, a mérnöki tanszék munkatársa.
Az előre legyártott beton fejfalszerkezeteket gyakran kényszerített formában építik, és általában zsaluzást, illetve jelentős acélbetonozást igényelnek. A 3D nyomtatás segítségével ugyanakkor olyan ívelt üreges falat terveztek és építettek, ami egyáltalán nem tartalmaz zsaluzatot és acélbetonozást. A fal szilárdságát nem az acél, hanem a sajátos geometria garantálja.
Az Egyesült Királyságban, Cornwallban, az A30-as úton elhelyezett fal körülbelül két méter magas és több mint három méter széles. A kinyomtatása csupán egyetlen órát vett igénybe: Gloucestershire-ben készült, egy robotkarral működő betonnyomtató segítségével. A kutatók azt tapasztalták, hogy a fal 3D nyomtatása pénzt, nyersanyagot és karbonkibocsátást takarít meg, de az általuk fejlesztett szenzortechnológiáknak hála jó minőségű információkat is közöl magáról.
A kutatók a hőmérséklet mellett a relatív páratartalom, a nyomás, a feszültség, az elektromos ellenállás és az elektrokémiai potenciál felmérésére is használták az érzékelőket. A mérések hasznos információkat adnak továbbá az érzékelők megbízhatóságáról, robusztusságáról, pontosságáról és élettartamáról. Emellett egy LiDAR-rendszert is használtak a fal letapogatására nyomtatás közben, hogy egy térbeli pontfelhőből létrehozzák a digitális ikertestvérét.
Maguk az érzékelők is formabontóak: az ún. PZT (piezokerámia ólom-zirkonát-titanát) szenzorok elektromechanikus impedancia-választ mérnek, és nyomon követik az adatok időközben bekövetkező változásait, hogy azonosítsák a lehetséges károsodásokat. Ezek az intelligens szenzorok képesek szemléltetni, hogy hogyan keményedik meg idővel a 3D-nyomtatott habarcs, de közben a gazdaszerkezet épségét is figyelemmel kísérik.
„A 3D-nyomtatási folyamat során nyolc PZT-érzékelőt ágyaztunk a falrétegekbe, különböző pozíciókban, azzal céllal, hogy rögzítsük a terhelés és a feszültség jelenlétét, mind az építési folyamat, mind pedig a helyszíni telepítést követő élettartam során” – szögezte le a professzor.
Az intelligens anyagokra, automatizálásra és robotikára, valamint adattudományra szakosodott emberekből álló csapat egy egyedi vezeték nélküli adatgyűjtő rendszert is épített a rendszerhez, lehetővé tette, hogy a beágyazott érzékelők többfrekvenciás elektromechanikus válaszadatait távolról, Cambridge-ből is gyűjteni tudják.
Gábor János
Főoldali kép: Cambridge-i Egyetem
Nukleáris hatósági találkozót tartottak Csehországban, amelynek fókuszban az új atomerőművi blokkok, a kis moduláris reaktorok, valamint a hosszú távú üzemeltetés volt.
