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UMaine向美国参议院展示了新的基于生物的3D打印防洪屏障

Habib Dagher,执行董事缅因大学(乌美因)先进结构与复合材料中心(ASCC)向美国参议院交通弹性小组委员会提交了两个新颖的3D打印防洪屏障。

由Dagher的团队建造的生物屏障是联邦研究项目的一部分,该项目旨在开发更强大、更环保的交通网络,旨在保护沿海基础设施免受洪水造成的破坏。未来,研究人员打算利用3D打印方法的模块化,部署一个75英尺高的防波堤,有可能减少50%的潮汐影响。

Dagher说:“[这些建筑技术]是实现未来经济高效、有弹性的交通系统的关键。”。“我们不能继续以同样的方式进行建设,而期望得到不同的结果。当我们重建道路和桥梁时,我们有一个千载难逢的机会来使用更耐用、更可持续的先进材料,包括复合材料。”

“总结是,请投资研发。这就是我们未来建设更好的交通基础设施的方式。”

UMaine的3D打印专业技能

虽然目前尚不清楚团队的a型洪水防御装置背后的技术是否是新的,或者屏障本身是否代表了现有方法的一种新应用,但UMaine一段时间以来一直是海上3D打印领域的积极贡献者。

早在2018年10月,该大学的ASCC获得50万美元的奖金因科技研究院(MTI)开发一种大型船舶的三维打印. 这项研究于2019年取得成果,当时UMaine和ASCC使用世界上最大的聚合物3D打印机原型制作了一台3D打印机破纪录的船当时,它打破了至少三项吉尼斯世界纪录。

绰号为“3Dirigo”的这艘25英尺长的游乐船实际上是用一台由英国开发的机器建造的英格索尔机床公司,出自新型纤维素基原料由UMaine和橡树岭国家实验室. 据报道,该团队的材料由高达50%的纤维素纤维制成,无毒且导电,同时仍表现出与铝相似的机械强度。

使用他们的生物基原料,UMaine的研究人员从那时起就获得了世界卫生组织颁发的280万美元的奖金美国能源部发展大幅面3D打印涡轮叶片模具. 与传统工具相比,该团队预计在项目期间实现高达50%的成本节约,现在看来,他们正在将其海事专业知识应用于类似领域,以开发新型防洪屏障。

缅因州国会代表团成员Susan Collins和Angus King(Helm)和左派议员Jared Golden加入了缅因大学高级结构和复合材料中心主任Habib Dagher,在奥罗诺校园的一个海浪模拟坦克上进行了3次演习的处女航。他们来自缅因大学能源部的高级制造办公室Joan Ferrini Mundy和右总统Valri Lightner。照片通过太阳杂志。
UMaine的研究人员此前已经3D打印出了一艘破纪录的船(如图所示)。照片通过太阳杂志。

乌玛因占据中心舞台

2021年5月13日,参议院交通拨款小组委员会邀请达格尔作为四名专家之一,就如何保护美国交通设施免受气候变化的影响提供证词。特别是,作为缅因州和新英格兰40个项目计划的一部分,Dagher's在那里展示了他的UMaine团队一直在开发的新材料和技术。

由政府监督交通基础设施耐久性中心,这项更广泛的计划旨在找到延长现有交通网络寿命的方法,以及设计新的、更耐用的道路、桥梁和港口。就其自身而言,UMaine展示了四项基于复合材料的创新,包括“背包中的桥”和U形支架,以及3D打印防波堤和涵洞扩散器。

研究人员的扩散器由生物材料制成,其设计基本上是为了减少在公路下行驶的隧道溢出时造成的损害,并冲毁附近的公路。通过用3D打印扩散器衬砌腐蚀涵洞,UMaine团队认为有可能将其水流增加40%,从而将对周围基础设施造成的任何损害降至最低。

Umain团队的“袋中桥”概念。
UMaine团队的“背包桥”概念。图像通过UMaine。

事实上,研究小组估计,增加涵洞的排水流量每年可以为美国政府节省数百万美元的桥梁更换费用,而他们的3D打印设备可以使用可持续材料进行测量。为了证明扩散器的潜力,研究人员打算在2021年夏天在缅因州附近安装一个扩散器。

在更大的范围内,UMaine团队还开发了浮式防波堤,考虑到了洪水防御,但这些防波堤不是用于保护陆上设施,而是用于保护沿海基础设施。3D打印屏障采用模块化设计,允许在调整水位之前,在短时间内建造和部署屏障,并保护港口免受高达50%的潮汐冲击。

研究人员已经确定了防波堤的功能性和可扩展性,现在他们的目标是将防波堤扩展成一个75英尺长的原型,该原型将在缅因州海岸附近进行力位移能力测试。

那些有兴趣观看达格尔在参议院听证会上完整陈述的人,以及该项目的其他贡献者,都可以这样做在这里.

基于工厂的3D打印技术进展

UMaine可能已经成为某种基于生物的海洋3D打印专家,但其研究人员远不是唯一使用纤维素构建可持续结构的人。作为欧盟资助的NOVUM项目例如,科学家们目前正在研究3D打印纤维素基零件,在汽车、船舶和电气绝缘领域有潜在的应用。

在其他地方,来自斯图加特大学,弗吉尼亚大学科克大学结合他们的专业知识来开发3D可打印纤维素基长丝. 通过调整材料的机械和流变特性,该团队最终能够创建具有预先编程的变形剖面的样品。

与此类似的是,一组来自美国的科学家西蒙弗雷泽大学(SFU),不列颠哥伦比亚大学,以及瑞士联邦材料科学和技术实验室(EMPA),已设法3D打印木材衍生电子产品. 随着进一步的研发,研究人员相信他们的纤维素材料可以生产出可持续的传感器,或用于替代标准PCB中的塑料。

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特色图片展示了Umain团队的“背包桥”概念。图像通过UMaine。

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