麻省理工和马萨诸塞大学采用冷喷涂3D打印技术，推动结构老化桥梁修复新模式

2025年6月16日，南极熊获悉，美国马萨诸塞大学阿默斯特分校（UMass Amherst）的研究团队与麻省理工学院（MIT）机械工程系合作，利用冷喷涂技术成功修复了建于1949年并位于大巴灵顿的老化“布朗桥”。这是该技术首次应用于桥梁基础设施领域，旨在评估这项技术作为一种比传统修复方法更快捷、更经济、且破坏性更小的替代方案的可行性。

△马萨诸塞大学阿默斯特分校和麻省理工学院机械工程系研究团队成员

UMass Amherst土木与环境工程系副教授Simos Gerasimidis表示：“随着这一概念验证修复的完成，我们已经找到了实现更快、更便宜、更简便且侵入性更小解决方案的清晰路径。据我们所知，这在全球尚属首例。当然，仍需进一步研发，但这对我们来说是一个重要的里程碑。”

这个试点项目还得到了马萨诸塞州交通部（MassDOT）、马萨诸塞州技术合作组织（MassTech）、美国交通部及联邦公路管理局的协同支持。项目所需的关键设备由马萨诸塞州制造业创新计划提供，为此次技术演示的顺利开展提供了有力保障。

△该工艺通过在压缩气体中加速钢粉并进行烧结，随后技术人员利用喷涂器将钢粉施加至梁表面。通过连续的喷涂操作，可构建多层涂层，有效恢复梁的厚度及其它结构特性

利用冷喷涂技术解决美国桥梁危机

根据《2025年美国基础设施报告卡》，美国近半数的桥梁状况被评为“尚可”，而6.8%的桥梁被归类为“较差”。在马萨诸塞州，5295座桥梁中有约9%存在结构缺陷。修复这些基础设施的预计成本将超过1900亿美元，远超目前的资金水平。

冷喷涂技术涉及将金属粉末颗粒以高速喷射到梁的表面。连续喷涂可累积形成更厚的涂层，有助于恢复梁的厚度和结构完整性。尽管冷喷涂3D打印技术已成功应用于潜艇、飞机和轮船等大型结构的修复，但将它应用于桥梁尚属首次。

△采用冷喷涂技术针对特定位置进行维修测试

冷喷涂技术的一个主要优势在于对交通影响的最小化。Gerasimidis解释道：“每次维修桥梁时，交通必须中断，并实施长时间的交通管制。这允许我们在桥上进行技术应用，而无需阻断车辆通行。”

为了提高修复过程的精确性，研究团队集成了3D激光雷达扫描技术。与主观且耗时的视觉检查不同，激光雷达能创建高分辨率的数字模型，精确地定位腐蚀区域。这使得团队能够制定有针对性的修复计划，并仅在必要部位铺设材料，从而减少浪费并可能延长桥梁的使用寿命。

将进一步测试冷喷涂的修复能力

这座桥预计在未来几年内将被拆除。在那时，研究人员计划取回之前使用冷喷涂技术修复的部分进行深入分析。他们旨在评估冷喷涂钢在真实环境下的耐久性、抗腐蚀性能以及机械特性，并将这些实际表现与实验室内的测试结果进行对比。

麻省理工学院机械工程系1922届的教授John Hart评论道：“这次合作意义重大，我们正利用尖端技术来应对联邦乃至全美范围内的基础设施迫切需求。我相信，我们仅仅是在桥梁检测、维修和维护等关键应用领域数字化转型的起始阶段。”