Samo-naprawiający się projekt miast nadal robi postępy dzięki latającym drukarkom 3D z naprawą dróg

Sezon wakacyjny jest tutaj ... i tak jest w sezonie na straszne drogi. Śnieg i lód będą rządzić drogami przez następne kilka miesięcy, a kiedy odejdą, zostawią za sobą dziury i pęknięcia. Pora wydostać ekipy drogowe, co powoduje dalszą frustrację, ponieważ przepływ ruchu jest zakłócany, aby naprawić szkody.

To cykl, do którego przywykła większość ludzi, ale może nie być tak na zawsze. Projekt Self Repairing Cities pracuje nad stworzeniem przyszłości, w której drony naprawiają szkody na drodze, korzystając z dołączonych drukarek 3D, aby osadzić asfalt w pęknięciach i dziurach. Uniwersytet w Leeds stworzył już prototyp drony do naprawy dróg, a naukowcy z University College London opracowali pierwszą na świecie asfaltową drukarkę 3D.

"Nasza wizja 2050 polega na tym, aby roboty drogowe o zerowym poziomie zakłóceń, "Mówi Richard Jackson, pracownik naukowy w UCL, który opracował asfaltową drukarkę 3D. "Będzie ciszej, więc możemy to robić w nocy, a celem jest, aby nie mieć żadnego wkładu ludzkiego."

Zanim projekt osiągnie ten etap, może zostać wdrożony w półautomatycznej wersji procesu, na który już kilku wykonawców robót już wyraziło zainteresowanie. Na przykład aplikacja logistyczna może skierować małą ekipę remontową do zniszczenia lokalizacji, prawdopodobnie w zautomatyzowanym pojeździe, optymalizując harmonogram prac, czas i trasy. Załoga przyniosłaby "czarną skrzynkę", która wykorzystywałaby technologię wizji komputerowej do ustawiania drukarki 3D nad pęknięciem i wypełniania go.

Nie tylko użycie dronów do naprawy dróg byłoby mniej uciążliwe dla ruchu, ale być znacznie mniej kosztownym niż używanie ludzkich załóg, jak twierdzi Jackson. Chodzi o to, aby naprawić małe pęknięcia, zanim rozwiną się w pełnowymiarowe dziury. Powierzchnie drogi byłyby stale skanowane, przy użyciu urządzeń przymocowanych do spodu pojazdów komunalnych, takich jak śmieciarki, a pęknięcia będą traktowane wkrótce po zidentyfikowaniu. Korzystając z GPS, drony można rozmieścić w miejscach pęknięć, wyposażonych dokładnie w odpowiednią ilość asfaltu do obróbki każdego pęknięcia.

Konieczne są dalsze badania, według Jacksona, aby dowiedzieć się, jak pęknięcie będzie przygotowane do naprawy; musiałby zostać oczyszczony i zastosowany jakiś środek, aby pomóc w utworzeniu dobrego połączenia pomiędzy materiałem naprawczym a nawierzchnią drogi.

"Jako naukowcy lubimy zadawać pytania typu" czy możemy umieścić miotacz ognia na dronie? ", mówi Jackson. "A po wydrukowaniu asfaltu będziemy go zagęszczać, czy też każdyfunkcja może być wykonana przez inny dron? "

Drukarka 3D zaprojektowana przez Jacksona to układ trójosiowy z pojedynczymi silnikami krokowymi, które przesuwają dyszę drukarki, która składa się ze śruby ślimakowej, krokowej Silnik napędza śrubę i kosz granulatu, który zasila granulki asfaltu. Granulki są ogrzewane przez oporniki grzewcze i zamieniają się w ciecz, gdy przechodzą przez dyszę.

Kiedy Jackson testował drukarkę 3D, porównywał wydrukowane w 3D paski asfaltu do odlewu i odkrył coś zaskakującego: drukowane paski miał do dziewięciu razy większą ciągliwość od odlewanych, o podobnych wytrzymałościach na pękanie. Pod bliższą obserwacją odkryto, że wydrukowany w 3D asfalt miał rozciągliwą brązową substancję na całym przekroju poprzecznym, w przeciwieństwie do próbek odlewanych. Jackson uważa, że ​​brązowa substancja składa się z lżejszej, nasyconej frakcji asfaltu, która powstała w wyniku przemieszczania się różnych wielkości cząstek podczas procesu podgrzewania i wytłaczania.

"Zrobiłem kilka innych prac związanych z nano -fibry i proces drukowania wpływa również na włókna bardzo dziwnie "- powiedział.

Jackson pracuje teraz nad drukowaniem mieszanek asfaltowych 3D, a gdy jest problem z drukowaniem kruszywa w małej skali, mieszanki piasku i asfalt można wydrukować. Druk 3D pozwoliłby na zmianę materiału na głębokości pęknięcia, przy czym materiał wyjściowy zostałby zmieniony, aby zastosować inny materiał na dole i na górze. Jackson dodaje także nanomateriały, takie jak nanocząstki dwutlenku tytanu. Umożliwi to dostosowanie materiałów do drukowania w różnych lokalizacjach. Parametry operacyjne drukarki 3D również mogą być regulowane.

"W projekcie istnieje argument dotyczący uczenia maszynowego" - powiedział Jackson. "Potrzebujemy fabryki, aby stworzyć roboty drukujące 3D o różnych właściwościach w zależności od materiałów użytych na drodze."

W oddzielnym projekcie badacze z Texas A & M pracowali nad drukowaniem 3D, aby naprawić uszkodzenia obrażeń , co dzieje się, gdy bryły betonu na betonowych drogach odrywają się od pęknięć. Jaeheum Yeon z Wydziału Inżynierii i Technologii Uniwersytetu stwierdziła, że ​​on i jego współpracownicy, Julian Kang z Wydziału Nauk o Budownictwie i Wei Yan z Wydziału Architektury, zostali zainspirowani technologią dentystyczną do druku trójwymiarowych plastrów betonowych w celu uszkodzenia obrażeń.

"Zastosowanie skanerów laserowych i drukarek 3D do leczenia ubytków ma również wpływ nainżynierowie w konserwacji betonu ", powiedział Yeon. "Ta metoda leczenia ubytków za pomocą drukarek 3D może być stosowana do naprawy uszkodzeń nawierzchni na betonowych drogach."

Naukowcy wykorzystali oprogramowanie do fotogrametrii, aby stworzyć komputerowy model uszkodzenia obrażeń, który następnie został użyty do stworzenia szalunki z tworzywa sztucznego, do których wlano beton. Łatka została następnie wklejona do otworu. Technika ta została wykorzystana do dwóch dziur w uniwersyteckim parkingu. Przed użyciem go na drogach trzeba jeszcze udowodnić długowieczność tej techniki, ale naukowcy są przekonani, że można ją wykorzystać do naprawy dziur w ciągu dwóch dni zamiast zwykłej siódemki, a także zmniejszyć koszty z 140 000 do 1700 USD.

Porozmawiaj o tym i innych tematach drukowania 3D na stronie 3DPrintBoard.com lub podziel się poniższymi przemyśleniami.