Deleite sus ojos con el primer puente de acero impreso en 3D del mundo

Después de cuatro largos años de planificación, el mes pasado debutó en Ámsterdam el primer puente de acero impreso en 3D del mundo. Si resiste los elementos, el puente podría ser un modelo para arreglar nuestro propio estructuralmente deficiente infraestructura en los EE. UU. y necesitamos urgentemente la ayuda.

Compañía holandesa MX3D construyó el puente de casi 40 pies de largo para que peatones y ciclistas crucen el canal Oudezijds Achterburgwal de la ciudad. Se basó en cuatro robots, equipados con sopletes de soldadura, para imprimir la estructura en 3D. Para hacerlo, las máquinas colocaron 10,000 libras de acero, calentado a 2,732 grados Fahrenheit, en un intrincado proceso de estratificación. ¿El resultado? Un premiado diseño, superando los límites de lo que puede hacer el acero.

🌉 Te gusta la infraestructura de vanguardia. Nosotros también. Vamos a discutirlo juntos.

“Nunca antes se había construido una estructura metálica impresa en 3D lo suficientemente grande y fuerte para manejar el tráfico de peatones”, dijo Leroy Gardner, profesor del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental del Imperial College de Londres, que participó en el trabajo, en un declaración preparada.

Por esa razón, los investigadores del Imperial College de Londres han desarrollado sofisticadas simulaciones por computadora para verificar el puente, con un enfoque en la capacidad de la estructura para resistir el tráfico peatonal diario y las fuerzas climáticas dañinas.

Si todo sale bien, Estados Unidos debería tomar notas. De acuerdo a una Informe de 2019 del Foro Económico Mundial, Estados Unidos ocupa el puesto 13 en el mundo por la calidad de la infraestructura de transporte. Mientras tanto, la mayoría de los puentes en los EE. UU. Solo están diseñados para durar 50 años. A partir de 2021, aproximadamente 4 de cada 10 puentes ya han superado esa esperanza de vida. Ahora, la Asociación Estadounidense de Funcionarios Estatales de Carreteras y Transporte exige que todos los puentes cumplan con una vida útil de diseño de 75 años.

Los ingenieros deben mantener esta infraestructura, al mismo tiempo que la construyen, todo con tiempo y recursos limitados. Los avances en tecnología, como la impresión 3D, parecen necesarios para combatir el deterioro de la infraestructura del país. En la búsqueda de métodos para prolongar la longevidad de nuestros puentes y carreteras, conservar recursos y aumentar la seguridad, la impresión 3D puede ser una opción legítima, y ​​este puente de acero es el caso de estudio perfecto.

Un “laboratorio viviente”

Laboratorio Joris Laarman

A los diseñadores se les ocurrió el concepto del puente por primera vez en 2015, con el objetivo de hacer una estructura excepcionalmente eficiente. Para hacerlo, tuvieron que enfatizar dos cosas: simplicidad y seguridad. Para monitorear la eficiencia de su diseño, los científicos del Imperial College de Londres diseñaron el puente para que sea un “laboratorio viviente. “

Un equipo de ingenieros estructurales, informáticos y estadísticos desarrolló un sistema de más de una docena de sensores integrados para el puente, que envían datos en vivo a la universidad para un análisis más detallado del rendimiento del puente. Controlan el movimiento, la vibración, la temperatura, la deformación (el cambio en la forma y el tamaño de los materiales bajo las fuerzas aplicadas) del puente y el desplazamiento (la cantidad que un objeto se desplaza en una dirección específica) a lo largo del tiempo.

A partir de esos datos, los científicos construyeron un “gemelo digital” (lenguaje informático para una representación virtual idéntica) del puente que se vuelve más preciso con el tiempo. Con el aprendizaje automático, ahora pueden buscar tendencias que sugieran que las modificaciones están en orden.

Aún así, el proceso de impresión 3D es relativamente nuevo, y se remonta solo a mediados de la década de 1980, y los gemelos digitales sólo existen desde 2002. Para que el público gane confianza en estas tecnologías, los investigadores deben investigar más a fondo. Los datos recopilados del puente y su gemelo digital serán de código abierto para que otros científicos puedan examinar el comportamiento a largo plazo del acero impreso en 3D.

La precisión de la impresión 3D

MX3D

Uno de los ventajas de la impresión 3D es su capacidad para construir formas que de otro modo requerirían más equipo, tiempo y costo en un proceso de fabricación tradicional. Esto permite a los diseñadores ser más creativos y consumir menos recursos.

Para este puente, los diseñadores utilizaron dos métodos de impresión 3D: Direct Energy Deposit (DED) y Powder Bed Fusion (PBF). Con DED, la impresora alimenta el material (generalmente en polvo o en forma de alambre) a través de una boquilla similar a un bolígrafo, y una fuente de calor intensa (generalmente un láser, pero a veces un haz de electrones) derrite el metal al contacto.

El PBF funciona de manera similar en el sentido de que un rayo láser o de electrones derrite el polvo para construir cada capa. Sin embargo, la principal ventaja de PBF es que funciona con piezas mucho más pequeñas (y más caras), lo que da como resultado un proyecto de mayor resolución que el que DED podría lograr por sí solo. Esto permite a los diseñadores llevar sus visiones un paso más allá.

Otras organizaciones de todo el mundo ya están empleando estas técnicas de fabricación. La empresa italiana de impresión 3D AVISPA utiliza tierra para imprimir refugios sostenibles. En 2024, la startup francesa XTreeE está preparada para construir una construcción impresa en 3D de 131 pies de largo en París antes de los Juegos Olímpicos. Y la ciudad de Dubai planea imprimir en 3D el 25 por ciento de sus edificios para 2030. Estados Unidos haría bien en hacer lo mismo.

“Esperamos continuar este trabajo a medida que el proyecto pasa de respaldar la investigación a investigar el comportamiento a largo plazo de las estructuras metálicas impresas”, dijo Craig Buchanan, profesor del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental del Imperial College de Londres, en la declaración preparada. “La investigación de esta nueva tecnología para la industria de la construcción tiene un enorme potencial para el futuro, en términos de estética y diseño altamente optimizado y eficiente, con un uso reducido de material”.

🎥 Ahora mira esto:

Este contenido es creado y mantenido por un tercero y se importa a esta página para ayudar a los usuarios a proporcionar sus direcciones de correo electrónico. Es posible que pueda encontrar más información sobre este y contenido similar en piano.io