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Apr 03, 2024

Jeu d'impressions 3D de Cambridge

En collaboration avec l'industrie privée, l'Université de Cambridge est allée au-delà de l'impression 3D avec une unité d'infrastructure en béton qui a non seulement été réalisée en une heure, mais qui intègre des capteurs pour réaliser

En collaboration avec l'industrie privée, l'Université de Cambridge est allée au-delà de l'impression 3D avec une unité d'infrastructure en béton qui a non seulement été fabriquée en une heure, mais qui intègre des capteurs pour la rendre auto-surveillée et, un jour, auto-réparable.

S'il y a un sujet le moins susceptible de susciter une conversation animée lors d'un dîner, ce sont les morceaux de génie civil que l'on voit en conduisant sur les réseaux routiers d'un pays. Ceux-ci ont tellement tendance à être tenus pour acquis qu'ils peuvent tout aussi bien être invisibles à moins qu'ils ne soient quelque chose de spectaculaire comme un pont suspendu ou d'ennuyeux comme une route en train d'être refaite.

Aussi banals que cela puisse paraître, ils sont le produit d'une conception technique très complexe et sérieuse et remplissent des fonctions très réelles et vitales que beaucoup de gens n'apprécient pas jusqu'à ce que la route devant eux soit emportée par les eaux ou qu'une rampe s'effondre.

L'un d'eux est ce qu'on appelle un mur de tête, qui est une structure de soutènement percée d'un trou placé à l'embouchure d'un drain ou d'un ponceau. Son objectif est d'ancrer un ponceau ou similaire et d'empêcher que le remblai qui l'entoure ne soit emporté par l'eau courante. En outre, il peut également fournir un support structurel aux ponts et aux routes qui y sont attachés, ainsi que contrôler le débit de l'eau.

Il s'agit d'un génie civil très ancien, mais Cambrdige a donné une nouvelle tournure à celui installé sur l'A30 à Cornwall en le construisant sur place à l'aide d'un bras d'imprimante 3D robotique posant des couches de béton à prise rapide qui ont durci en seulement une heure. Encore une fois, ce n’est pas très nouveau. Ce qui est nouveau, c'est que lors de l'impression du mur de tête, une unité lidar a effectué des analyses précises de la structure, créant ainsi un jumeau virtuel numérique auquel la réalité peut être comparée.

De plus, des capteurs sans fil ont été placés dans le béton humide pour transmettre des données sur la température, la déformation, la pression, l'humidité, la résistivité électrique et le potentiel électrochimique.

La température était particulièrement intéressante car le béton à prise rapide génère beaucoup de chaleur, ce qui pourrait endommager le mur de tête à mesure qu'il durcit et durcit. Ceci est important car une autre innovation de la nouvelle structure est qu'elle n'utilise pas le squelette de renfort en acier conventionnel. Au lieu de cela, il s'appuie sur sa propre géométrie pour sa résistance, ce qui n'est pas facile pour quelque chose avec un mur intérieur creux et incurvé.

Dirigée par le professeur Abir Al-Tabbaa du département d'ingénierie de l'Université de Cambridge, l'objectif de l'expérience est d'utiliser les capteurs et la modélisation numérique pour évaluer la stabilité de la structure imprimée en 3D afin de la rendre plus attractive pour l'industrie. En plus de créer quelque chose de moins cher que les structures conventionnelles et plus rapide à construire, l'objectif est de tester la fiabilité, la robustesse, la précision et la longévité des capteurs eux-mêmes et d'incorporer, peut-être un jour, un béton auto-cicatrisant également en cours de développement par l'équipe.

"Ce projet servira de laboratoire vivant, générant des données précieuses tout au long de sa durée de vie", a déclaré Al-Tabbaa. « Les données des capteurs et le « jumeau numérique » aideront les professionnels des infrastructures à mieux comprendre comment l'impression 3D peut être utilisée et adaptée pour imprimer des matériaux à base de ciment plus grands et plus complexes pour le réseau routier stratégique.

La vidéo ci-dessous présente la nouvelle structure intelligente en béton imprimée en 3D.

Source : Université de Cambridge