Швейцарская федеральная лаборатория материаловедения и технологий исследует WAAM для ремонта стальных конструкций, продлевая срок усталостной службы в четыре раза

Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологий (Empa) использует технологию дуговой аддитивной печати для ремонта и усиления повреждённых стальных деталей, чтобы продлить срок службы таких объектов инфраструктуры, как мосты. Технология позволяет с помощью роботизированной руки и электрической дуги плавить проволоку, послойно нанося металл на подложку, тем самым «накладывая заплатки» на потрескавшиеся или повреждённые стальные конструкции.

Сталь широко используется в строительных конструкциях, однако коррозия или напряжения могут привести к её повреждению. Ремонт потрескавшихся стальных деталей часто обходится дорого и сложен в исполнении. Исследование Empa направлено на решение этой проблемы: оптимизируя геометрию 3D-печатных усилителей, можно распределять напряжения, останавливая или замедляя распространение трещин. Команда подчёркивает, что ключевым фактором эффективности усиления является форма, а не количество используемого материала.

В ходе экспериментов исследователи напечатали стальные усилители на стальных пластинах с трещинами разных размеров и провели испытания на циклическое нагружение. Результаты показали, что усталостная долговечность пластин, отремонтированных с помощью WAAM, может увеличиться до четырёх раз, причём наилучшие показатели продемонстрировали пластины с двухслойными ступенчатыми усилителями.

Однако у данного метода есть и проблемы. Неправильная геометрия 3D-печатной заплатки может создать новые концентраторы напряжений, причём зона риска находится в области контакта напечатанного металла со стальной основой. Кроме того, большинство систем WAAM основаны на промышленных роботизированных манипуляторах, что затрудняет их транспортировку на объекты инфраструктуры. В настоящее время повреждённые детали необходимо демонтировать и отправлять в мастерскую для ремонта, что нецелесообразно для элементов, установленных внутри конструкций. Развитие мобильных 3D-принтеров WAAM может улучшить эту ситуацию.

Помимо ремонтных применений, команда Empa также изучает возможность использования металлической аддитивной печати и интеллектуальной геометрии для создания конструкций, способных деформироваться при экстремальных нагрузках и восстанавливать исходную форму после снижения нагрузки. Такие конструкции подходят для сейсмоопасных регионов, а также для мостов и технических устройств, требующих виброустойчивости. Исследовательская группа также уделяет внимание производству механических компонентов, которые должны выдерживать напряжения при минимальном весе.

Металлическая технология WAAM демонстрирует широкие перспективы в области ремонта. Например, в морской промышленности она используется для ремонта по требованию. Команда отмечает, что с помощью 3D-печати можно точно наносить металлические усилители именно в тех местах, где это необходимо для конструкции, экономя материал, энергию и затраты.

Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com