Ingenieure der University of Cambridge haben eine Stirnwand mit einer kreisrunden Öffnung hergestellt, die den Druck eines Berges auffängt, sodass nichts auf die Autobahn 30 in der britischen Grafschaft Cornwall fallen kann. Gemeinsam mit der Industrie konnte das 3D-Betondruckverfahren Anwendung finden, dessen Ergebnis auch der Entwässerung dient. Die Wand wartet mit diversen Innovationen auf. Zunächst einmal kommt sie ohne Stahlbewehrung aus, heisst es.
Die Kraft, mit der sich die Innovation gegen den Berg stemmt, resultiert allein aus ihrer Geometrie. Sodann ist sie gespickt mit Sensoren, die während des Drucks eingebracht werden. Sie messen Temperaturen, relative Feuchte, Druck, Dehnung, elektrischen Widerstand und elektrochemisches Potenzial. Damit sind sie ein Frühwarnsystem für beginnende Schäden, sodass diese behoben werden können, ehe sie grössere Ausmasse annehmen. Nun soll ein Spezialbeton eingesetzt werden, der Risse selbstständig heilt.
Mit einem LiDAR-System, das auf Laserbasis arbeitet und Entfernungen mikrometergenau misst, haben die Forscher um Abir Al-Tabbaa ein digitales Abbild der Stirnwand erstellt, mit dem sich Änderungen und damit weitere Verbesserungen der Geometrie per Computer simulieren lassen. Zudem konnte die Stirnwand binnen einer Stunde erstellt werden. Gedruckt wurde sie in Gloucestershire, dem Hauptsitz des Maschinenbauers Verserien, mit einem Betondrucker auf Basis eines Roboterarms. Per Schwertransporter erreichte sie den Bestimmungsort. Die Herstellung im 3D-Druck senkt Kosten und Emissionen und reduziert den Verbrauch von Material, weil kein Abfall anfällt und auf die Stahlbewehrung verzichtet werden kann.
Die Sensoren sind an der University of Cambridge entwickelt worden und acht davon in die Stirnwand integriert. Das Team hat auch ein massgeschneidertes drahtloses Datenerfassungssystem entwickelt. Dieses ermöglichte die Erfassung der elektromechanischen Multifrequenz-Antwortdaten der eingebetteten Sensoren von Cambridge aus. "Die Sensordaten und der digitale Zwilling werden Infrastrukturfachleuten helfen, besser zu verstehen, wie sich 3D-Druck einsetzen und anpassen lässt, um grössere und komplexere zementbasierte Materialien für das strategische Strassennetz zu drucken", sagt Al-Tabbaa.
