Muro di sostegno stampato in 3D installato nel Regno Unito, completo di sensori e gemello digitale

Condividi questo articolo

Per quanto impressionanti possano essere le case stampate in 3D, la costruzione additiva (AC) può avere implicazioni molto più ampie oltre il campo dell’edilizia abitativa. Ciò è particolarmente vero se si considera il finanziamento della tecnologia da parte di leggi come il Bipartisan Infrastructure Act, nonché le esigenze infrastrutturali generali a fronte di condizioni meteorologiche estreme esacerbate dal riscaldamento globale. Pertanto, progetti come il muro di sostegno recentemente prodotto dall'Università di Cambridge nel Regno Unito sono di particolare importanza.

I ricercatori di Cambridge, in collaborazione con la società di ingegneria Versarien, hanno installato una parete di testa con sensori incorporati sull'autostrada A30 in Cornovaglia. Questi muri di sostegno sono tipicamente realizzati con calcestruzzo prefabbricato realizzato con casseforme e armature in acciaio. Con AC, il gruppo è stato in grado di stampare in 3D una parete cava curva senza cassaforma, né alcun rinforzo in acciaio, poiché la geometria unica dell’elemento gli consente di rinforzarsi. Il muro, alto 2 m (6 piedi 6 pollici) e largo 3 m (9 piedi 9 pollici), è stato stampato in appena un'ora utilizzando una stampante basata su braccio robotico presso la sede centrale di Versarien nel Gloucestershire.

Il professor Abir Al-Tabbaa del Dipartimento di Ingegneria ha trascorso gli ultimi sei anni a sviluppare sensori per monitorare la salute delle infrastrutture, nonché materiali in calcestruzzo autoriparanti. In questo progetto, il team ha integrato sensori nella parete che misurano calore, umidità, pressione, deformazione, resistività elettrica e potenziale elettrochimico, che informeranno i ricercatori sull’affidabilità, robustezza, precisione e longevità dei sensori.

Sensori incorporati nel muro durante la stampa.

Tra i dispositivi c’era un sensore piezoceramico piombo-zirconato-titanato (PZT) per misurare la risposta dell’impedenza elettromeccanica per indicare come la malta stampata in 3D si indurisce nel tempo e la salute generale della struttura. Otto di questi sono stati posizionati negli strati della parete in punti diversi della stampa per tenere traccia del carico e della deformazione durante la costruzione e la durata di servizio.

Inoltre, è stato utilizzato un sistema LiDAR per scansionare la struttura mentre veniva stampata su un gemello digitale del muro. Il suo team ha inoltre fornito sensori per misurare la temperatura durante la stampa per rilevare potenziali punti caldi, gradienti termici o anomalie. Questo può quindi essere confrontato con un profilo di imaging termico per comprendere il comportamento termico della parete. Il team ha inoltre sviluppato un sistema di acquisizione dati wireless per l'acquisizione dei dati in remoto.

“Poiché per la stampa 3D è necessario un cemento a presa estremamente rapida, questo genera anche un’enorme quantità di calore. Abbiamo incorporato i nostri sensori nel muro per misurare la temperatura durante la costruzione e ora riceviamo dati da loro mentre il muro è in cantiere", ha affermato Al-Tabbaa. “Rendere il muro digitale significa che può parlare da solo. E possiamo usare i nostri sensori per comprendere meglio queste strutture stampate in 3D e accelerarne l’accettazione nell’industria. Questo progetto fungerà da laboratorio vivente, generando dati preziosi nel corso della sua vita. 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”.

Sebbene siano stati esplorati i gemelli digitali per le infrastrutture stampate in 3D, devono ancora essere ampiamente implementati. In effetti, l’unico esempio che mi viene in mente è il ponte metallico stampato in 3D di MX3D installato ad Amsterdam. Tuttavia, con iniziative come il programma di sovvenzioni Advanced Digital Construction Management Systems del Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti, ci aspetteremmo una serie di nuovi progetti invano rispetto a ciò che l'Università di Cambridge ha sviluppato, non solo limitatamente agli Stati Uniti, ma in Europa, Anche la Cina e l’India, dove le aziende AC stanno facendo progressi significativi.

Rimani aggiornato su tutte le ultime novità del settore della stampa 3D e ricevi informazioni e offerte da fornitori terzi.

Condividi questo articolo