ساخت دیواری از جنس پرینت سه‌بعدی که می‌تواند با ما ارتباط برقرار کند

دنیای پرینت سه‌بعدی اخیرا فرصت‌های بی‌حد و حصری را برای ما به وجود آورده است و محققان کمبریج اکنون از این فناوری برای ایجاد دیواری بتنی استفاده کرده‌اند که می‌تواند زیرساخت‌های ما را ایمن‌تر،‌ هوشمندتر و پایدارتر کند.

طبق گزارش اینترستینگ اینجنرینگ interestingengineering ارتباط تیم تحقیقاتی کمبریج با صنعت منجر به ایجاد یک دیوار حائل به نام هدوال headwall شد که می‌تواند اطلاعات را در زمان لازم با استفاده از حسگرهای تعبیه شده در خود،‌ ارائه دهد. 

از این حسگرها، می‌توان داده‌های دما، کشش و فشار را به دست آورد. این معیارها به محققان کمک می‌کند تا نقص و عیب را پیش از آنکه ایجاد شود،‌ شناسایی و تصحیح کنند. پروفسور «عبیر الطبا» از دپارتمان مهندسی کمبریج،‌ در بیانیه‌ای اعلام کرد که منظور از دیجیتالی کردن دیوار این است که می‌تواند صحبت کند و ما می‌توانیم با استفاده از حواس خود برای درک بهتر ساختارهای پرینت سه‌بعدی استفاده کنیم و کاربرد آن‌ها را در صنعت سرعت ببخشیم.

این سازه در حال حاضر در جاده  A30 در کورنوال انگلستان نصب شده است.

استحکام سازه‌ها به خاطر شکل هندسی آن‌هاست

ساخته‌های پیش‌ساخته بتنی اغلب به‌صورت محدود ساخته می‌شوند. تیم تحقیقاتی معتقد است که چنین روش‌های مرسومی در ساخت‌وساز مستلزم قالب‌بندی و تقویت فولاد است. 

با این حال با استفاده از پرینت سه‌بعدی،‌ دیوار منحنی توخالی بدون قالب و بدون آرماتور فولادی طراحی و ساخته شد. استحکام دیوار به جای فولاد بر پایه شکل هندسی آن بود. به گفته تیم تحقیقاتی، ساخت این دیوار با استفاده از پرینت سه‌بعدی باعث صرفه‌جویی در هزینه،‌ مواد و همچنین کم کردن کربن منتشر شده می‌شود.

تیم پروفسور «الطبا» در شش سال گذشته در حال توسعه فناوری‌های جدید در زمینه حسگرها و بررسی سودمندی حسگرهای تجاری فعلی برای استخراج اطلاعات با کیفیت بالاتر از زیرساخت‌ها بوده است. آن‌ها حسگرهایی برای تشخیص دما در طول فرآیند چاپ برای این پروژه ارائه کردند. برای درک رفتار حرارتی دیوار با پرینت سه‌بعدی، داده‌های دما با مشخصات تصویربرداری حرارتی مرتبط می‌شوند.

محققان همچنین از این حسگرها، برای ارزیابی رطوبت نسبی،‌ فشار، کشش،‌ مقاومت الکتریکی و پتانسیل الکتروشیمیایی استفاده کردند. اندازه‌گیری‌ها اطلاعات مفیدی در مورد استحکام، دقت و طول عمر حسگرها ارائه می‌دهند. 

نقش حیاتی حسگرها

تیم تحقیقاتی کمبریج، یک حسگر (PZT (Piezoceramic Lead-Zirconate-Titanate به وجود آورد که پاسخ امپدانس الکترومکانیکی را اندازه‌گیری می‌کند و تغییرات این داده‌ها را در طول زمان برای شناسایی آسیب احتمالی ردیابی می‌کند. این حسگرهای هوشمند می‌توانند نحوه سخت شدن ملات پرینت سه‌بعدی را در طول زمان نشان دهند و در عین حال بر سلامت ساختار نظارت داشته باشند. 

هشت حسگر PZT در لایه‌های دیوار در موقعیت‌های مختلف در طول فرآیند پرینت سه‌بعدی تعبیه شده‌اند تا میزان بارگذاری و کشش را هم در طول فرآیند ساخت و هم در طول عمر پس از نصب، ثبت کنند. 

«الطبا» می گوید که داده‌های حسگرها به متخصصان زیرساخت کمک می‌کند تا بهتر درک کنند که چگونه می‌توان از پرینت سه‌بعدی برای چاپ مواد بزرگ‌تر و پیچیده‌تر مبتنی بر سیمان، در شبکه جاده‌ای استفاده کرد.