英国将使用混凝土3D打印技术建铁路运输网

来源：智慧测联

2021年8月初，英国即将建成的高速2号（HS2）铁路网伦敦终点站的承包商透露，他们打算从明年开始在施工中使用3D打印。在此项目中建筑商是通过使用一种被称为"Printfrastructure"的技术，实现在现场建造混凝土板，而不是像传统模式那样先把材料运到那里才开始建造。

这种技术在避免了线路受限问题的同时，实现了持续的隧道建设。该试验将于2022年开始，我们还将看到在某些地区使用石墨烯填充的混凝土而不是钢筋，有可能使线路的建设比以前更快速和可持续。

承包SCS JV工程的工程经理AndrewDuck说："Printfrastructure的钢筋混凝土3D打印所实现的自动化创造了一个类似工厂的环境，提供了高质量的产品。重要的是，我们要给Printfrastructure这样的技术以蓬勃发展的机会，因为它为行业提供了一步步改变的可能性。这种新型环保的3D打印建造方式既提高了材料的使用效率，又减少了我们的碳排放。"

△HS2车站的列车的概念图片

在过去的20年里，英国的铁路旅 行增加了一倍多，尽管投入了超过740亿英镑用于改善铁路网络，但铁路网一直无法跟上需求。虽然有可能通过进一步的升级来解决过度拥挤的问题，但据估计，这将导致在未来15年内有2700个周末关闭， 对全国各地的旅行造成重大影响。

为了避免这种情况，英国交通部在2009年成立了一家名为HS2的公司，其目的是建立一条日运量为30万的线路，连接伦敦和曼彻斯特、利兹等北部城市。然而，自启动以来，该项目一直被批评为造成破坏，没有达到最初的范围，而且预算不断增加，据说已经超过了440亿英镑。

更糟糕的是，受COVID-19疫情的影响已经推迟了许多HS2站点的施工，据说也导致该项目耗费了17亿英镑的应急预算，并需要在未来提供更多资金。鉴于HS2的失误，HS2公司决定采用3D打印技术，现在可以被视为试图让项目回到正轨，特别是考虑到该技术的速度和自动化潜力。

△混凝土3D打印技术正在运行中

SCS JV是Skanska、Costain和STRABAG的合资公司，负责建设HS2的伦敦隧道，现在已经转向ChangeMaker 3D及其技术来优化这一过程。被称为 "Printfrastructure"的新型建造技术是HS2公司的专有工艺，它涉及使用计算机控制的机器人安装的3D打印机，以精确地创建复杂的混凝土结构的规格。

人们普遍认为，一旦在HS2的伦敦终点站现场完成部署，这些机器人将能够进入其他工艺受物理限制而不能作业的区域，减少了对复杂和昂贵的物流计划的需求。ChangeMaker 3D程序的自动化性质也使其有可能减少任何建筑引起的旅行中断，因为通常必须暂停服务以保证工人安全。

此外，作为一个额外的好处，承包商预计该技术将能够创建内部网状结构，这不仅起到加固作用，而且使用更少的材料。考虑到这一点，承包商们还与Versarien合作，将石墨烯整合到3D打印混凝土中，可能使他们能够减少整个项目的碳排放。
最终，SCS JV认为，部署ChangeMaker3D的技术可以使隧道的混凝土和碳排放量减少高达50%。更重要的是，该公司认为由于从建造流程中移除了钢材并减少对耗油卡车的依赖，采用3D打印技术可以帮助其整个运营更加生态友好。

HS2的创新经理Rob Cairns说："SCS JV和ChangeMaker 3D正在合作的项目是HS2实现的那种意义深远的创新的一个绝妙证明。"随着一个跨越十年和全国的建设计划，该项目正在创造一个理想的环境，以开发有可能改变主要基础设施建设方式的技术。"

△无支撑的 "Striatus"

与传统的建筑技术相比，3D打印技术可以释放出更大的几何定制能力，使结构具有 强大的功能，同时使用更少的材料来实现。仅在上个月，就有几个项目将这一想法付诸实践，包括苏黎世联邦理工学院Block研究小组的工程师们所架设的无支撑3D打印桥梁。

同时，澳大利亚UTS建筑学院的研究人员与设计公司BVN建筑公司合作，开发了一种环保的机器人3D打印空调装置。“珊瑚礁2.0”系统由可回收的塑料制成，由相互连接的过滤管组成，可以帮助减少现有设备中的碳用量达90%。

来自荷兰的建筑公司Aectual采取了一种类似的可持续发展的方法，成功地将海滩上的垃圾变成了独特的3D打印 "贻贝 "植物支架。这些植物支架由100%的回收塑料制成，现在作为限量版在Sabato的网站上出售，其目的是将"自然的海滩感觉"带入人们的家中。