世界首座3D打印钢制人行桥由机器人亮相

这座桥由荷兰公司 MX3D 领导,历时四年多,将成为阿姆斯特丹市中心的一个“活实验室”。伦敦帝国理工学院的研究人员将使用其庞大的安装传感器网络,测量、监控和分析这种 12 米长的新型结构在处理行人交通时的性能。

收集到的数据将使研究人员和工程师能够实时测量桥梁的“健康状况”,监控它在整个生命周期中的变化,并了解公众如何与 3D 打印基础设施互动。

来自传感器的数据将被放入桥梁的“数字双胞胎”中——一个计算机化版本,随着传感器数据的输入,它将以越来越准确的实时模拟物理桥梁。将测试物理桥梁的性能和行为反对双胞胎,这将有助于回答有关 3D 打印钢的长期行为的问题,以及它在现实世界环境和未来新型建筑项目中的使用。

为了从概念阶段到已安装的人行桥,Imperial 的钢结构小组进行了基础研究和验证,包括测试打印元件上的破坏力、先进的数字孪生计算机模拟、人行桥上的无损真实世界测试和开发先进的传感器网络来监控桥梁在其生命周期内的行为。

帝国理工学院土木与环境工程系的共同撰稿人 Leroy Gardner 教授说:“以前从未建造过一种大而坚固的3D 打印金属结构,可以处理行人交通。我们在整个过程中测试和模拟了该结构及其组件。印刷过程和完成后,很高兴看到它最终向公众开放。”

帝国的共同贡献者、土木与环境工程系的 Craig Buchanan 博士说:“随着项目从基础研究过渡到金属印刷结构的长期行为研究,我们期待着继续这项工作。这种建筑行业的新技术在美学、高度优化和高效设计以及减少材料使用方面具有巨大的未来潜力。令人着迷,我们很高兴该结构现在可以使用了。”

测试工作由加德纳教授和布坎南博士领导,由本科生和研究生组成的团队支持,博士。候选人、博士后研究人员和实验室技术人员。该团队的工作主要由艾伦图灵研究所资助,另外还有工程和物理科学研究委员会的额外资金,该委员会是英国研究与创新的一部分。

这座桥安装在阿姆斯特丹红灯区的 Oudezijds Achterburgwal 运河上,并于 2021 年 7 月 15 日由机器人揭幕。

在缺乏 3D 打印钢结构设计规定的情况下,物理测试和计算机模拟对于确保新 3D 打印结构的安全性非常重要。因此,钢结构小组开展了一项雄心勃勃的研究计划,在人行天桥上使用小规模破坏性材料和横截面测试、计算机建模和大规模非破坏性真实世界测试。

Gardner 教授说:“3D 打印为建筑行业带来了巨大的机遇,在材料特性和形状方面实现了更大的自由。这种自由也带来了一系列挑战,需要结构工程师以新的方式思考。”

Buchanan 博士说:“四年多来,我们一直在研究从微米级到米级的印刷微观结构,并对已完成的桥梁进行负载测试。这项具有挑战性的工作已在我们位于帝国理工学院的测试实验室中进行。 ,以及在阿姆斯特丹和荷兰恩斯赫德的现场施工过程中,在实际印刷的桥梁上。”

帝国研究人员是更广泛的结构工程师、数学家、计算机科学家和统计学家团队的一部分,他们致力于艾伦图灵研究所-劳埃德船级社基金会以数据为中心的工程项目。该计划由艾伦图灵研究所的 Mark Girolami 教授领导。

Girolami 教授说:“3D 打印即将成为工程中的一项主要技术,我们需要开发适当的测试和监控方法以充分发挥其潜力。当我们将 3D 打印与数字孪生技术结合时,我们可以加速基础设施设计过程,确保我们在环境影响、建筑自由度和制造成本方面设计最佳和高效的结构。”

从桥上捕获的数据将提供给全球其他希望与图灵研究人员合作分析数据的研究人员。

现在桥梁揭幕,研究人员将开始实时收集数据以监测它的行为。

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