Первый в мире стальной пешеходный мост с 3D-печатью, созданный роботом, станет живой лабораторией

Собранные данные позволят исследователям и инженерам измерить «работоспособность» моста в режиме реального времени, отслеживать его изменения в течение срока службы и понимать, как население взаимодействует с инфраструктурой, напечатанной на 3D-принтере.

Данные с датчиков будут помещены в «цифровой двойник» моста — компьютеризированную версию, которая будет имитировать физический мост с растущей точностью в реальном времени по мере поступления данных с датчиков. Будут проверены производительность и поведение физического моста. против двойника, который поможет ответить на вопросы о долгосрочном поведении стали, напечатанной на 3D-принтере, а также об ее использовании в реальных условиях и в будущих новых строительных проектах.

Чтобы перейти от концептуальной стадии к установленному пешеходному мосту, группа Steel Structures в Imperial провела фундаментальные исследования и валидацию, включая испытание разрушающих сил на печатных элементах, расширенное компьютерное моделирование цифровых двойников, неразрушающие испытания в реальном мире на пешеходном мосту и разработку усовершенствованной сенсорной сети для отслеживания поведения моста в течение его срока службы.

Соавтор проекта Imperial профессор Лерой Гарднер из Департамента гражданской и экологической инженерии сказал: «Металлическая конструкция, напечатанная на 3D-принтере, большая и достаточно прочная, чтобы выдерживать движение пешеходов, никогда раньше не строилась. Мы протестировали и смоделировали конструкцию и ее компоненты на протяжении всего процесса печати и после его завершения, и приятно видеть, что она наконец открыта для публики ».

Соавтор Imperial доктор Крейг Бьюкенен, также из Департамента гражданского строительства и охраны окружающей среды, сказал: «Мы надеемся продолжить эту работу, поскольку проект переходит от фундаментальных исследований к изучению долгосрочного поведения металлических печатных конструкций. Исследования этой новой технологии для строительной отрасли имеют огромный потенциал в будущем с точки зрения эстетики, высокооптимизированного и эффективного дизайна с меньшим расходом материалов. Это было восхитительно, и мы очень рады, что конструкция теперь готова к использованию ».

Работой по тестированию руководили профессор Гарднер и доктор Бьюкенен при поддержке группы студентов и аспирантов, докторов наук. кандидаты, постдокторанты и лаборанты. Работа группы в основном финансировалась Институтом Алана Тьюринга с дополнительным финансированием от Исследовательского совета по инженерным и физическим наукам, входящего в состав UK Research and Innovation.

Мост был установлен над каналом Аудезийдс Ахтербургвал в районе красных фонарей Амстердама и открывается роботом 15 июля 2021 года.

«Огромные возможности»

В отсутствие конструктивных положений для стали, напечатанной на 3D-принтере, физические испытания и компьютерное моделирование важны для обеспечения безопасности новых печатных конструкций. Поэтому группа Steel Structures предприняла амбициозную программу исследований с использованием мелкомасштабных разрушающих материалов и испытаний поперечных сечений, компьютерного моделирования и крупномасштабных неразрушающих испытаний в реальных условиях на пешеходном мосту.

Профессор Гарднер сказал: «3D-печать открывает огромные возможности для строительной отрасли, обеспечивая гораздо большую свободу в выборе свойств и форм материалов. Эта свобода также порождает ряд проблем и потребует от инженеров-строителей мыслить по-новому ».

Доктор Бьюкенен сказал: «Более четырех лет мы работали с микрометрической шкалой, изучая напечатанную микроструктуру до метровой шкалы, с нагрузочными испытаниями готового моста. Эта сложная работа выполнялась в наших испытательных лабораториях в Imperial, а также в процессе строительства на месте в Амстердаме и Энсхеде, Нидерланды, на самом печатном мосту ».

Исследователи из Империи являются частью более широкой группы инженеров-строителей, математиков, специалистов по информатике и статистиков, работающих над программой Института Алана Тьюринга и Фонда Регистра Ллойда в области проектирования, ориентированной на данные. Программу возглавляет профессор Марк Джиролами из Института Алана Тьюринга.

Профессор Джиролами сказал: «3D-печать скоро станет основной технологией в машиностроении, и нам необходимо разработать соответствующие подходы к тестированию и мониторингу, чтобы полностью реализовать ее потенциал. Когда мы объединяем 3D-печать с технологией цифровых двойников, мы можем затем ускорить процесс проектирования инфраструктуры, гарантируя, что мы проектируем оптимальные и эффективные структуры с точки зрения воздействия на окружающую среду, архитектурной свободы и производственных затрат ».

Данные, полученные с моста, будут доступны другим исследователям во всем мире, которые захотят работать с исследователями Тьюринга над анализом данных.

Теперь, когда мост открыт, исследователи начнут собирать данные в режиме реального времени, чтобы отслеживать его поведение.