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WAAM修复钢结构疲劳裂纹:Empa证实可将服役寿命延长4倍,3D打印补丁成关键

瑞士联邦材料科学与技术实验室(Empa)的团队正在探索用WAAM来修复钢结构,你想想看,这要是成了,那些开裂的桥梁是不是就不用整个拆了换?


坦率的讲,钢材这玩意儿在我们周围随处可见,从桥梁到摩天大厦,全靠它撑着。但再结实的钢也架不住腐蚀和应力,一旦裂了,修起来既费钱又费事。


于是他们想到了电弧增材制造,也就是WAAM,用机械臂夹着焊丝,一层层熔到钢材表面,就像给钢板打了个补丁。但这不是随便贴的,形状有讲究。

Empa结构工程实验室的Hossein Heydarinouri打了个比方,关键不是堆料,而是让补丁的形状把应力分散开,阻止裂纹扩散。


到底效果怎么样?


他们在实验室里给不同尺寸的钢板打印了不同形状的加固件,然后反复加载测试。那结果呢?所有加了3D打印加固件的钢板都比没修的寿命长,其中一种两层阶梯式补丁的钢板最牛,直接延长了四倍的服役寿命。



不过,这技术也有自己的头疼事。补丁形状没设计好,反而可能引起新的应力集中,尤其是打印金属跟钢基体接缝的地方,风险最大。另外,绝大多数WAAM系统是那种笨重的工业机械臂,想搬到现场去修那些已经安装在结构里的部件,根本不可能。


所以Heydarinouri说,现在这些坏部件得先拆下来运回车间才能修,好在已经有公司在做移动式的WAAM 3D打印机了。说实话,在那之前,这方法主要还是用在那些好拆或者好靠近的部件上。


但研究团队的脑洞远不止于此。他们还在琢磨搞一种更智能的结构,在极端载荷下主动屈服,等劲儿过去自己恢复原状。


你想想看,这种结构要是在地震多发区的桥梁上,或者那些需要抵抗振动的设施里,得多有用。此外,他们在需要又抗拉又轻量的生产机械部件上也看到了应用可能性。


所以说,金属WAAM正在给修复行业带来新机会。不仅在建筑领域,那头的海洋工业也开始探索按需修复了。就像Heydarinouri总结时说的:「利用3D打印,我们可以把补丁精准放到需要的位置,这样材料、能源和成本都能省下来。」

06-27 09:30 转载自:voxelmatters,如对内容有疑问,请联系我们:yihanzhong@amedao.com
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