Il progetto Self Repairing Cities le città autoriparanti con le stampanti 3D Flying Road Fixing

Il progetto delle città autoriparanti continua a fare progressi con le stampanti 3D Flying Road Fixing
La stagione delle vacanze è qui … e così è la stagione delle strade terribili. Neve e ghiaccio regoleranno le strade per i prossimi mesi, e quando andranno, lasceranno dietro di loro buche e crepe. È ora di far uscire gli equipaggi della strada, con conseguente ulteriore frustrazione dovuta al fatto che il flusso del traffico viene interrotto per riparare il danno.

È un ciclo a cui la maggior parte della gente è abituata, ma potrebbe non essere il caso per sempre. Il progetto Self Repairing Cities sta lavorando per creare un futuro in cui i droni riparino i danni alla strada, utilizzando stampanti 3D allegate per depositare l’asfalto in fessure e buchi. L’ Università di Leeds ha già creato un prototipo di drone per la riparazione di strade, ei ricercatori dello University College di Londra  hanno sviluppato la prima stampante 3D per asfalto al mondo.

“La nostra visione del 2050 è quella di avere lavori su strada a disordine zero”, afferma Richard Jackson, un ricercatore associato presso la UCL che ha sviluppato la stampante 3D asfaltata. “Sarà più tranquillo, quindi possiamo farlo di notte e l’obiettivo è di non avere alcun input umano.”
Prima che il progetto raggiunga tale stadio, può essere utilizzato in una versione semi-automatica del processo, a cui hanno già manifestato interesse diversi appaltatori stradali. Ad esempio, un’app per la logistica potrebbe dirigere una piccola squadra di riparatori a rompere le posizioni, possibilmente in un veicolo automatizzato, ottimizzando il programma di lavoro, i tempi e le rotte. L’equipaggio porterebbe una “scatola nera” che userebbe la tecnologia di visione artificiale per posizionare una stampante 3D sopra la fessura e riempirla.

Secondo Jackson, non solo usare i droni per riparare le strade sarebbe meno fastidioso per il traffico, sarebbe molto meno costoso rispetto all’utilizzo di equipaggi umani. L’idea è di riparare piccole crepe prima che possano trasformarsi in buche in piena regola. Le superfici stradali sarebbero continuamente scansionate, usando dispositivi attaccati alla parte inferiore di veicoli municipali come camion della spazzatura, e le crepe sarebbero trattate subito dopo essere state identificate. Usando il GPS, i droni potrebbero essere installati nei siti di crepe, dotati della giusta quantità di asfalto per trattare ogni fessura.

Sono necessarie ulteriori ricerche, secondo Jackson, per capire come sarebbe stato preparato il crack per la riparazione; Dovrebbe essere pulito e applicato un qualche tipo di agente per creare un buon legame tra il materiale di riparazione e il manto stradale.

“Come scienziati, ci piace fare domande del tipo” potremmo mettere un lanciafiamme su un drone? “, Dice Jackson. “E dopo che l’asfalto è stato stampato, lo compreremo, o ciascuna funzione verrà eseguita da un altro drone?”
La stampante 3D progettata da Jackson è un sistema a tre assi con singoli motori passo-passo che spostano l’ugello della stampante, costituito da una coclea, un motore passo-passo per azionare la vite e una tramoggia a pellet che alimenta i pellet di asfalto. I pellet vengono riscaldati dalle resistenze di riscaldamento e trasformati in liquidi mentre passano attraverso l’ugello.

Quando Jackson ha testato la stampante 3D, ha confrontato le barre stampate in 3D dell’asfalto con quelle del getto e ha scoperto qualcosa di sorprendente: le barre stampate avevano fino a nove volte la duttilità delle fusioni, con forze di frattura simili. Sotto osservazione più ravvicinata, si è scoperto che l’asfalto stampato in 3D aveva una sostanza marrone elastica per tutta la sua sezione trasversale, a differenza dei campioni di fusione. Jackson pensa che la sostanza marrone sia composta da una fazione più leggera e satura dell’asfalto formatasi a causa del modo in cui varie particelle di particelle si muovono durante il processo di riscaldamento ed estrusione.

“Ho fatto un altro lavoro che riguarda le nanofibre e il processo di stampa influenza le fibre in modo abbastanza strano”, ha affermato.
Jackson ora sta lavorando alla stampa 3D di mix di asfalto, e mentre ci sono alcuni problemi nella stampa di materiale aggregato su piccola scala, si possono stampare miscele di sabbia e asfalto. La stampa 3D consente al materiale di essere variato sulla profondità della fessura, con la materia prima estratta per applicare un materiale diverso nella parte inferiore e superiore. Jackson sta anche aggiungendo nanomateriali come il nano diossido di titanio. Ciò consentirà la personalizzazione dei materiali di stampa in diverse posizioni. È anche possibile regolare i parametri operativi della stampante 3D.

“C’è un argomento per l’apprendimento automatico nel design”, ha detto Jackson. “Abbiamo bisogno di una fabbrica per rendere i robot di stampa 3D con proprietà diverse a seconda dei materiali utilizzati nella strada.”
In un progetto separato, i ricercatori della Texas A & M  hanno lavorato con la stampa 3D per riparare i danni causati dalle schegge, che si verificano quando grumi di cemento nelle strade di cemento si rompono intorno alle crepe. Jaeheum Yeon, del dipartimento di ingegneria e tecnologia dell’università, ha detto che lui e i suoi colleghi Julian Kang del Dipartimento di Scienze delle Costruzioni e Wei Yan del Dipartimento di Architettura si sono ispirati alla tecnologia dentale alle toppe in cemento con stampa 3D per il danno causato da spall.

“L’uso di scanner laser e stampanti 3D per il trattamento delle cavità ha anche implicazioni per gli ingegneri nella manutenzione delle strade in cemento”, ha affermato Yeon. “Questo metodo di trattamento delle cavità con le stampanti 3D può essere utilizzato per riparare i danni causati dalle schegge sulle strade di cemento”.
I ricercatori hanno utilizzato il software di fotogrammetria per creare un modello computerizzato del danno da spall, che è stato poi utilizzato per creare una cassaforma di plastica in cui è stato versato il calcestruzzo. Il cerotto è stato quindi incollato nel foro. Questa tecnica è stata utilizzata per due fori nel parcheggio dell’università. La longevità della tecnica deve ancora essere provata prima di usarla sulle strade, ma i ricercatori ritengono che potrebbe essere usata per riparare i buchi in due giorni invece dei soliti sette, oltre a ridurre i costi da $ 140.000 a $ 1.700.

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