De LRQA Foundation heeft samengewerkt met MX3D om 's werelds eerste 3D-geprinte stalen brug op ware grootte te maken, die voetgangers over een gracht in Amsterdam zal voeren.
De brug wordt een "levend laboratorium" dat door een internationaal samenwerkingsverband van ingenieurs, datawetenschappers, computerwetenschappers en statistici zal worden gebruikt om de structurele integriteit van bruggen te verbeteren.
Hoewel catastrofale instortingen van bruggen zeldzaam zijn, schatten deskundigen dat 12% van de structuren waarover we dagelijks lopen en rijden, structureel niet in orde is.
Onze Nederlandse partner MX3D werkt aan de ontwikkeling van de 12 meter lange 'slimme brug' over de Oudezijds Achterburgwal, een kanaal in een drukke wijk van Amsterdam. De brug, die meer dan zes ton weegt, is gemaakt met behulp van 3D-printen. Nu installeren partners, waaronder het Alan Turing Institute, sensoren op de brug om er een 'levend laboratorium' van te maken, dat tijdens belastingstests real-time informatie verstrekt over de gezondheid van de brug.
De sensoren verzamelen gegevens over structurele metingen zoals rek, verplaatsing en trillingen en meten omgevingsfactoren zoals luchtkwaliteit en temperatuur, zodat de ingenieurs de gezondheid van de brug in realtime kunnen meten en kunnen volgen hoe de brug tijdens zijn levensduur verandert. De brug is zo een levend laboratorium voor datawetenschappers. Iedereen die over de brug loopt, rent of fietst, genereert gegevens over het gedrag van de constructie.
De gegevens van de sensoren worden ingevoerd in een 'digitale tweeling' van de brug, een levend computermodel dat de fysieke brug met toenemende nauwkeurigheid in real time nabootst naarmate de gegevens binnenkomen. De prestaties en het gedrag van de fysieke brug kunnen worden getoetst aan zijn digitale tweelingbroer, wat waardevolle inzichten zal opleveren voor ontwerpen van toekomstige 3D-geprinte metalen structuren. Ook kan de huidige 3D-brug worden aangepast aan eventuele wijzigingen in het gebruik, zodat hij veilig is voor voetgangers.
Deze digitale tweelingtechnologie kan worden gebruikt om virtueel alle brugontwerpen te testen die gebruik maken van 3D-fabricage of algoritmische ontwerptechnologieën.
Professor Mark Girolami, directeur van het Turing-LRQA Foundation Programma voor Data-Centric Engineering, zei:
"De 3D brug die door het MX3D team wordt geïnstalleerd zal een wereldprimeur in engineering zijn. Deze datacentrische, multidisciplinaire benadering van het vastleggen van de gegevens van de brug zal ook een verandering betekenen in de manier waarop bruggen worden ontworpen, gebouwd en beheerd, en zal waardevolle inzichten opleveren voor de volgende generatie bruggen en andere grote openbare bouwwerken.
"3D-printen staat op het punt een belangrijke speler te worden op het gebied van engineering, en we moeten nieuwe datacentrische benaderingen ontwikkelen voor testen en monitoring om het volledige potentieel ervan te benutten. Als we 3D-printen koppelen aan digital twin-technologie, kunnen we het infrastructuurontwerpproces versnellen en ervoor zorgen dat we optimale en efficiënte structuren ontwerpen met betrekking tot milieueffecten, architectonische vrijheid en fabricagekosten."
Dit project zal ook een invloed hebben op de evolutie en het publieke bewustzijn van de gezondheidsmonitoring van bruggen, die ondanks het belang ervan nog niet wijdverspreid is. Hoewel de noodzaak van een constante en doeltreffende monitoring niet te ontkennen valt, wordt deze nog steeds beschouwd als een bijkomstige activiteit. De Smart Bridge zal een pioniersrol vervullen bij toekomstige systemen voor structurele gezondheidsmonitoring door een open-source voorbeeld te geven van actieve en zelfsturende veiligheidssystemen.
De volledige overspanning van de brug werd in 2018 voltooid, en in 2019 doorstond de brug de laatste belastingstest. Gijs van der Velden, van MX3D, zegt: "Aanvullende tests zijn in april 2021 door de stad uitgevoerd op de oude kanaalmuur met veelbelovende resultaten, dus plaatsing van de brug zal naar verwachting deze zomer plaatsvinden."
Klik hier voor meer informatie over additive manufacturing (3d printen).