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Apr 03, 2024

Gioco di stampe 3D Cambridge

Collaborando con l’industria privata, l’Università di Cambridge è andata oltre la stampa 3D con un’unità infrastrutturale in cemento che non solo è stata realizzata in un’ora, ma incorpora sensori per realizzare

Collaborando con l’industria privata, l’Università di Cambridge è andata oltre la stampa 3D con un’unità infrastrutturale in cemento che non solo è stata realizzata in un’ora, ma incorpora sensori per renderla auto-monitorante e, un giorno, autoriparante.

Se c'è un argomento che difficilmente suscita conversazioni animate durante una cena, sono i frammenti di ingegneria civile che si vedono mentre si guida lungo le reti stradali di una nazione. Questi tendono ad essere dati così tanto per scontati che potrebbero anche essere invisibili a meno che non siano qualcosa di spettacolare come un ponte sospeso o fastidioso come una strada riasfaltata.

Per quanto banali possano sembrare, sono il prodotto di un progetto ingegneristico molto complesso e serio e svolgono funzioni molto reali e vitali che molte persone non apprezzano finché la strada davanti a loro non viene spazzata via o una rampa non crolla.

Uno di questi è quello che viene chiamato headwall, che è una struttura di sostegno con un foro posizionato all'imbocco di uno scarico o di un canale sotterraneo. Il suo scopo è quello di ancorare un canale sotterraneo o simile e di impedire che il materiale di riempimento attorno ad esso venga dilavato dall'acqua corrente. Inoltre, può anche fornire supporto strutturale ai ponti e alle strade collegati, oltre a controllare il flusso dell'acqua.

Si tratta di un pezzo di ingegneria civile molto antico, ma Cambrdige ha dato una nuova svolta a quello installato sulla A30 in Cornovaglia, costruendolo in loco utilizzando un braccio robotico per stampante 3D che stende strati di cemento a presa rapida che si è indurito in solo un'ora. Ancora una volta, non molto nuovo. La novità è che mentre veniva stampata la headwall, un'unità lidar ha effettuato scansioni precise della struttura, costruendo un gemello virtuale digitale con cui è possibile confrontare la realtà.

Inoltre, sono stati posizionati sensori wireless nel calcestruzzo bagnato per trasmettere dati su temperatura, deformazione, pressione, umidità, resistività elettrica e potenziale elettrochimico.

La temperatura era di particolare interesse perché il calcestruzzo a presa rapida genera molto calore, che potrebbe danneggiare la testata mentre si indurisce e polimerizza. Questo è importante perché un'altra innovazione nella nuova struttura è che non utilizza il tradizionale scheletro di rinforzo in acciaio. Invece, fa affidamento sulla propria geometria per la forza, il che non è facile per qualcosa con una parete interna cava e curva.

Guidato dal professor Abir Al-Tabbaa del Dipartimento di Ingegneria dell’Università di Cambridge, l’obiettivo dell’esperimento è utilizzare i sensori e la modellazione digitale per valutare la stabilità della struttura stampata in 3D per renderla più attraente per l’industria. Oltre a creare qualcosa di più economico delle strutture convenzionali e più veloce da costruire, l'obiettivo è testare l'affidabilità, la robustezza, l'accuratezza e la longevità dei sensori stessi e, forse un giorno, incorporare un cemento autoriparante anch'esso in fase di sviluppo da parte di Il gruppo.

"Questo progetto fungerà da laboratorio vivente, generando dati preziosi nel corso della sua vita", ha affermato Al-Tabbaa. “I dati dei sensori e il “gemello digitale” aiuteranno i professionisti delle infrastrutture a comprendere meglio come la stampa 3D può essere utilizzata e adattata per stampare materiali a base di cemento più grandi e complessi per la rete stradale strategica”.

Il video qui sotto discute la nuova struttura intelligente in cemento stampata in 3D.

Fonte: Università di Cambridge