L’université de Cambridge – l’un des instituts les plus anciens et les plus renommés au monde – est un centre de recherche et d’enseignement. a mis au point un ciment intelligent imprimable en 3D. qui sera inclus dans le Routes nationales.
A côté de la structure physique, il existe une sorte de « jumeau virtuel capable de montrer non seulement l’état du mur en temps réel, mais aussi de fournir des données sur le trafic et la météo.
« Le fait de rendre le mur numérique signifie qu’il peut parler de lui-même et que nous pouvons utiliser nos capteurs pour mieux comprendre ces structures imprimées en 3D et accélérer leur acceptation dans l’industrie.« a déclaré Abir Al-Tabbaa, chef du groupe de recherche.
Au cours des six dernières années, l’équipe du professeur Al-Tabbaa – du département d’ingénierie – a développé, en plus de différents types de béton « intelligent et autoréparable, de nouvelles technologies de capteurs pour obtenir des informations de meilleure qualité à partir de l’infrastructure.
Les chercheurs ont notamment perfectionné un type de capteur connu sous le nom de PZT (Piezoceramic Lead-Zirconate-Titanate).capable de mesurer la réponse d’impédance électromécanique et de surveiller les changements de ces mesures dans le temps, afin de détecter d’éventuelles faiblesses ou défaillances avant qu’elles ne se transforment en dommages.
En outre, ces capteurs intelligents montrent comment le mortier imprimé en 3D durcit au fil du temps, en surveillant en permanence la santé de la structure d’accueil.
Le mur intelligent, installé sur l’A30 en Cornouaillesest d’une hauteur d’environ deux mètres et d’une largeur de trois mètres et demi. Il a déjà commencé à fournir de précieuses informations en temps réel sur l’état de la structure, le trafic et les conditions météorologiques.
La structure a été imprimée en une heure dans le Gloucestershire, au siège de la société d’ingénierie avancée Versarienen utilisant une imprimante à béton basée sur un bras robotisé.
Pendant l’impression le ciment à prise rapide a dégagé beaucoup de chaleur et l’équipe a décidé de surveiller les tendances de la température pendant le processus de création en insérant immédiatement les capteurs.
« Comme l’impression 3D nécessite un ciment à prise extrêmement rapide, le processus génère une énorme quantité de chaleur. »a déclaré Al-Tabbaa. « Nous avons intégré nos capteurs dans le mur pour mesurer la température pendant la construction et nous continuons à recevoir des données. ».
Afin de créer une copie numérique parfaite du mur physique, la un système LiDAR pour scanner le mur de tête pendant l’impression.la création d’un « nuage » de points 3D sur lesquels il a été « construit » la version virtuelle.
Huit capteurs PZT ont été intégrés dans les couches de la paroi à différents endroits pendant le processus d’impression 3D. afin d’enregistrer les réactions de charge et de déformation, à la fois pendant le processus de construction et pendant la durée de vie après l’installation.
L’équipe comprend des experts en matériaux intelligents, en automatisation, en robotique et en science des données, a également développé un système d’acquisition de données sans fil personnalisé. Ce système permettra de poursuivre la collecte de données de réponse électromécanique multifréquence à partir des capteurs intégrés à distance de Cambridge.
Normalement, les murs de tête sont faits de béton qui doit être coulé dans une enveloppe (le coffrage) dans laquelle une armature en acier est ensuite encastrée.
Dans ce cas il n’était pas nécessaire de recourir à cette procédure pour renforcer la structure en béton moulé, un calcul géométrique précis a été effectué, afin d’exploiter la très grande stabilité de la paroi. Le travail de l’équipe universitaire a été supervisé par Costainune entreprise britannique spécialisée dans l’ingénierie de la construction.
L’impression 3D fait littéralement son entrée dans le secteur de la construction grâce à ses nombreux avantages : coûts réduits, économies de matériaux et émissions de carbone très limitées…
« Ce projet agira comme un 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 de l’infrastructure 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. ».
