英国に設置された 3D プリント擁壁、センサーとデジタルツインを完備

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3D プリント住宅は印象的かもしれませんが、積層建築 (AC) は住宅分野を超えてはるかに大きな影響を与える可能性があります。 これは、超党派のインフラ法などの法律による技術への資金提供や、地球温暖化によって悪化する異常気象に直面した一般的なインフラのニーズを考慮すると特に当てはまります。 したがって、英国のケンブリッジ大学が最近作成した擁壁などのプロジェクトは特に重要です。

ケンブリッジの研究者は、エンジニアリング会社 Versarien と協力して、コーンウォールの A30 高速道路にセンサーを埋め込んだヘッドウォールを設置しました。 これらの擁壁は通常、型枠と鉄筋を使用したプレキャスト コンクリートで作られています。 AC を使用することで、グループは、要素の独特な形状によりそれ自体を強化できるため、型枠や鉄筋補強を使わずに、湾曲した中空壁を 3D プリントすることができました。 高さ 2 メートル (6 フィート 6 インチ)、幅 3 メートル (9 フィート 9 インチ) の壁は、Versarien のグロスターシャー本社にあるロボット アーム ベースのプリンターを使用して、わずか 1 時間で印刷されました。

工学部のアビル・アル・タッバー教授は過去6年間、インフラの健全性を監視するセンサーや自己修復コンクリート材料の開発に取り組んできた。 このプロジェクトでは、チームは熱、湿度、圧力、ひずみ、電気抵抗率、電気化学電位を測定するセンサーを壁に組み込みました。これにより研究者はセンサーの信頼性、堅牢性、精度、寿命について知ることができます。

印刷中にセンサーが壁に埋め込まれます。

デバイスの中には、3D プリントされたモルタルが時間の経過とともにどのように硬化するか、および構造全体の健全性を示す電気機械インピーダンス応答を測定するためのピエゾセラミック ジルコン酸チタン酸鉛 (PZT) センサーが含まれていました。 これらのうち 8 つは、構造および耐用年数全体にわたる負荷とひずみを追跡するために、プリント全体のさまざまな場所の壁層に配置されました。

さらに、LiDAR システムを使用して、壁のデジタル ツインに印刷される構造をスキャンしました。 彼女のチームは、潜在的なホットスポット、温度勾配、または異常を検出するために、印刷中に温度を測定するセンサーも提供しました。 これを熱画像プロファイルと照合して、壁の熱挙動を理解できます。 チームはまた、リモートでデータをキャプチャするためのワイヤレス データ収集システムも開発しました。

「3D プリントには非常に速く固まるセメントが必要なので、大量の熱も発生します。 建設中に温度を測定するためにセンサーを壁に埋め込みましたが、現在は壁の現場にある間センサーからデータを取得しています」とアル・タッバー氏は語った。 「壁をデジタル化するということは、それ自体が語ることができるということです。 そして、センサーを使用することで、これらの 3D プリント構造をより深く理解し、産業界での受け入れを加速することができます。 このプロジェクトは生きた実験室として機能し、その存続期間にわたって貴重なデータを生成します。 センサー データと「デジタル ツイン」は、インフラストラクチャの専門家が 3D プリントをどのように使用し、戦略的な道路網用に大規模で複雑なセメントベースの材料をプリントするために調整できるかをより深く理解するのに役立ちます。」

3D プリント インフラストラクチャのデジタル ツインは検討されていますが、まだ広く実装されていません。 実際、思い浮かぶ唯一の例は、アムステルダムに設置された MX3D の 3D プリントされた金属橋です。 しかし、米国運輸省の高度デジタル建設管理システム補助金プログラムのような取り組みにより、ケンブリッジ大学が開発したものを無駄にする多くの新しいプロジェクトが、米国だけでなく欧州でも期待されるでしょう。中国、インドでもエアコン企業が大きな進歩を遂げています。

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