英國將使用混凝土3D打印技術(shù)建鐵路運輸網(wǎng)

來源：智慧測聯(lián)

2021年8月初，英國即將建成的高速2號（HS2）鐵路網(wǎng)倫敦終點站的承包商透露，他們打算從明年開始在施工中使用3D打印。在此項目中建筑商是通過使用一種被稱為"Printfrastructure"的技術(shù)，實現(xiàn)在現(xiàn)場建造混凝土板，而不是像傳統(tǒng)模式那樣先把材料運到那里才開始建造。

這種技術(shù)在避免了線路受限問題的同時，實現(xiàn)了持續(xù)的隧道建設(shè)。該試驗將于2022年開始，我們還將看到在某些地區(qū)使用石墨烯填充的混凝土而不是鋼筋，有可能使線路的建設(shè)比以前更快速和可持續(xù)。

承包SCS JV工程的工程經(jīng)理AndrewDuck說："Printfrastructure的鋼筋混凝土3D打印所實現(xiàn)的自動化創(chuàng)造了一個類似工廠的環(huán)境，提供了高質(zhì)量的產(chǎn)品。重要的是，我們要給Printfrastructure這樣的技術(shù)以蓬勃發(fā)展的機(jī)會，因為它為行業(yè)提供了一步步改變的可能性。這種新型環(huán)保的3D打印建造方式既提高了材料的使用效率，又減少了我們的碳排放。"

△HS2車站的列車的概念圖片

在過去的20年里，英國的鐵路旅 行增加了一倍多，盡管投入了超過740億英鎊用于改善鐵路網(wǎng)絡(luò)，但鐵路網(wǎng)一直無法跟上需求。雖然有可能通過進(jìn)一步的升級來解決過度擁擠的問題，但據(jù)估計，這將導(dǎo)致在未來15年內(nèi)有2700個周末關(guān)閉， 對全國各地的旅行造成重大影響。

為了避免這種情況，英國交通部在2009年成立了一家名為HS2的公司，其目的是建立一條日運量為30萬的線路，連接倫敦和曼徹斯特、利茲等北部城市。然而，自啟動以來，該項目一直被批評為造成破壞，沒有達(dá)到最初的范圍，而且預(yù)算不斷增加，據(jù)說已經(jīng)超過了440億英鎊。

更糟糕的是，受COVID-19疫情的影響已經(jīng)推遲了許多HS2站點的施工，據(jù)說也導(dǎo)致該項目耗費了17億英鎊的應(yīng)急預(yù)算，并需要在未來提供更多資金。鑒于HS2的失誤，HS2公司決定采用3D打印技術(shù)，現(xiàn)在可以被視為試圖讓項目回到正軌，特別是考慮到該技術(shù)的速度和自動化潛力。

△混凝土3D打印技術(shù)正在運行中

SCS JV是Skanska、Costain和STRABAG的合資公司，負(fù)責(zé)建設(shè)HS2的倫敦隧道，現(xiàn)在已經(jīng)轉(zhuǎn)向ChangeMaker 3D及其技術(shù)來優(yōu)化這一過程。被稱為 "Printfrastructure"的新型建造技術(shù)是HS2公司的專有工藝，它涉及使用計算機(jī)控制的機(jī)器人安裝的3D打印機(jī)，以精確地創(chuàng)建復(fù)雜的混凝土結(jié)構(gòu)的規(guī)格。

人們普遍認(rèn)為，一旦在HS2的倫敦終點站現(xiàn)場完成部署，這些機(jī)器人將能夠進(jìn)入其他工藝受物理限制而不能作業(yè)的區(qū)域，減少了對復(fù)雜和昂貴的物流計劃的需求。ChangeMaker 3D程序的自動化性質(zhì)也使其有可能減少任何建筑引起的旅行中斷，因為通常必須暫停服務(wù)以保證工人安全。

此外，作為一個額外的好處，承包商預(yù)計該技術(shù)將能夠創(chuàng)建內(nèi)部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這不僅起到加固作用，而且使用更少的材料。考慮到這一點，承包商們還與Versarien合作，將石墨烯整合到3D打印混凝土中，可能使他們能夠減少整個項目的碳排放。
最終，SCS JV認(rèn)為，部署ChangeMaker3D的技術(shù)可以使隧道的混凝土和碳排放量減少高達(dá)50%。更重要的是，該公司認(rèn)為由于從建造流程中移除了鋼材并減少對耗油卡車的依賴，采用3D打印技術(shù)可以幫助其整個運營更加生態(tài)友好。

HS2的創(chuàng)新經(jīng)理Rob Cairns說："SCS JV和ChangeMaker 3D正在合作的項目是HS2實現(xiàn)的那種意義深遠(yuǎn)的創(chuàng)新的一個絕妙證明。"隨著一個跨越十年和全國的建設(shè)計劃，該項目正在創(chuàng)造一個理想的環(huán)境，以開發(fā)有可能改變主要基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方式的技術(shù)。"

△無支撐的 "Striatus"

與傳統(tǒng)的建筑技術(shù)相比，3D打印技術(shù)可以釋放出更大的幾何定制能力，使結(jié)構(gòu)具有 強(qiáng)大的功能，同時使用更少的材料來實現(xiàn)。僅在上個月，就有幾個項目將這一想法付諸實踐，包括蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院Block研究小組的工程師們所架設(shè)的無支撐3D打印橋梁。

同時，澳大利亞UTS建筑學(xué)院的研究人員與設(shè)計公司BVN建筑公司合作，開發(fā)了一種環(huán)保的機(jī)器人3D打印空調(diào)裝置。“珊瑚礁2.0”系統(tǒng)由可回收的塑料制成，由相互連接的過濾管組成，可以幫助減少現(xiàn)有設(shè)備中的碳用量達(dá)90%。

來自荷蘭的建筑公司Aectual采取了一種類似的可持續(xù)發(fā)展的方法，成功地將海灘上的垃圾變成了獨特的3D打印 "貽貝 "植物支架。這些植物支架由100%的回收塑料制成，現(xiàn)在作為限量版在Sabato的網(wǎng)站上出售，其目的是將"自然的海灘感覺"帶入人們的家中。