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Apr 03, 2024

Juego de impresiones 3D de Cambridge

En colaboración con la industria privada, la Universidad de Cambridge ha ido un paso más allá de la impresión 3D con una unidad de infraestructura de hormigón que no sólo se fabricó en una hora, sino que incorpora sensores para hacer

En colaboración con la industria privada, la Universidad de Cambridge ha ido un paso más allá de la impresión 3D con una unidad de infraestructura de hormigón que no sólo se fabricó en una hora, sino que incorpora sensores para que pueda autocontrolarse y, algún día, autorrepararse.

Si hay un tema que menos probablemente provoque una conversación animada en una cena, son los fragmentos de ingeniería civil que uno ve mientras conduce por las redes de carreteras de un país. Estos tienden a darse tan por sentado que también pueden ser invisibles a menos que sean algo espectacular como un puente colgante o molestos como una carretera en proceso de repavimentación.

Por muy mundanos que puedan parecer, son el producto de un diseño de ingeniería muy complejo y serio y cumplen funciones muy reales y vitales que muchas personas no aprecian hasta que el camino frente a ellos es arrasado o una rampa se derrumba.

Uno de ellos es lo que se llama cabecera, que es una estructura de retención con un orificio que se coloca en la boca de un drenaje o alcantarilla. Su finalidad es anclar una alcantarilla o similar y evitar que el agua corriente arrastre el relleno que la rodea. Además, también puede proporcionar soporte estructural a puentes y carreteras adjuntos, así como controlar el flujo de agua.

Es una pieza de ingeniería civil muy antigua, pero Cambrdige le dio un nuevo giro a una instalada en la A30 en Cornwall al construirla en el sitio usando un brazo robótico de impresora 3D que coloca capas de concreto de fraguado rápido que se endurece en solo una hora. De nuevo, no es muy nuevo. Lo nuevo es que cuando se imprimió el muro frontal, una unidad lidar realizó escaneos precisos de la estructura, creando un gemelo virtual digital con el que se puede comparar lo real.

Además, se colocaron sensores inalámbricos en el hormigón húmedo para transmitir datos sobre temperatura, deformación, presión, humedad, resistividad eléctrica y potencial electroquímico.

La temperatura fue de particular interés porque el concreto de fraguado rápido genera mucho calor, lo que podría dañar el muro principal a medida que se endurece y cura. Esto es importante porque otra innovación en la nueva estructura es que no utiliza el esqueleto de refuerzo de acero convencional. En cambio, depende de su propia geometría para su resistencia, lo cual no es fácil para algo con una pared interior hueca y curva.

Dirigido por el profesor Abir Al-Tabbaa del Departamento de Ingeniería de la Universidad de Cambridge, el objetivo del experimento es utilizar sensores y modelado digital para evaluar la estabilidad de la estructura impresa en 3D para hacerla más atractiva para la industria. Además de crear algo más barato que las estructuras convencionales y más rápido de construir, el objetivo es probar la confiabilidad, robustez, precisión y longevidad de los propios sensores y, quizás algún día, incorporar un concreto autorreparable que también está en desarrollo por parte de el equipo.

"Este proyecto servirá como un laboratorio viviente, generando datos valiosos a lo largo de su vida", dijo Al-Tabbaa. "Los datos de los sensores y el 'gemelo digital' ayudarán a los profesionales de la infraestructura a comprender mejor cómo se puede utilizar y adaptar la impresión 3D para imprimir materiales a base de cemento más grandes y complejos para la red de carreteras estratégica".

El siguiente vídeo analiza la nueva estructura de hormigón inteligente impresa en 3D.

Fuente: Universidad de Cambridge