در سالهای اخیر، موضوع فرسودگی زیرساختهای عمرانی از پلها گرفته تا خطوط ریلی، یکی از دغدغههای اصلی مهندسان ایرانی بوده است. با توجه به هزینههای بالای بازسازی و ترافیک ناشی از تعمیرات، هر فناوری که بتواند تعمیرات را سریعتر و کمهزینهتر کند، ارزش بررسی دارد. یکی از این فناوریها، پرینت سه بعدی فلز با روش پرینت سه بعدی Cold Spray است که در آمریکا نتایج درخشانی داشته و شاید بتواند الهامبخش پروژههای مشابه در ایران نیز باشد.
پلهای آمریکا در آستانه فرسودگی گسترده
بر اساس گزارش تازه «انجمن مهندسان عمران آمریکا» (ASCE)، حدود نیمی از پلهای ایالات متحده در وضعیت فقط «متوسط» قرار دارند و حدود ۷ درصد از آنها به مرحله «بد» رسیدهاند و احتمالاً باید بهطور کامل جایگزین شوند.
تعمیر پلهایی که هنوز در وضعیت متوسط هستند، پیش از آنکه به نقطه بحرانی برسند، میتواند از هدررفت میلیاردها دلار هزینه، زمان طولانی تعمیر و بستهشدن مسیرهای پرتردد جلوگیری کند.
به همین دلیل، ASCE خواستار افزایش بودجه برای پژوهش روی فناوریها، مصالح و روشهای نوین ساختوساز شد؛ درست همان چیزی که دانشگاه ماساچوست اَمرست (UMass Amherst) روی آن کار میکند.
پرینت سه بعدی Cold Spray چیست و چگونه کار میکند؟
در تازهترین پروژهی پژوهشگران این دانشگاه، برای نخستینبار در نوع خود، از فناوری پرینت سه بعدی موسوم به Cold Spray روی یکی از پلهای ایالت ماساچوست که در سال ۱۹۴۹ ساخته شده بود، استفاده شد تا امکان تعمیر سریع و کمهزینهی سازههای قدیمی بررسی شود.
در روش پرینت سه بعدی Cold Spray، ذرات ریز پودر فلز با سرعت بسیار بالا روی بخشهای فرسودهی تیرهای فلزی پل پاشیده میشوند تا با سطح آن پیوند بخورند و پوششی مقاوم ایجاد کنند. با تکرار این فرآیند، لایههای متعددی روی هم شکل میگیرد که ضخامت و استحکام ناحیه آسیبدیده را دوباره به حالت اولیه برمیگرداند.
برخلاف روشهای سنتی مانند جوشکاری، در فناوری پرینت سه بعدی Cold Spray فلز ذوب نمیشود؛ به همین دلیل، مشکلاتی مانند اکسید شدن، تنش حرارتی و تغییر ساختار فلز در حین ترمیم به حداقل میرسد.
تعمیر پلها با کمترین زمان و هزینه با پرینت سه بعدی Cold Spray
براساس گزارش دانشگاه ماساچوست، این فناوری پیشتر با موفقیت در تعمیر میدانی خودروهای نظامی ارتش آمریکا آزمایش شده و نتایج بسیار امیدوارکنندهای داشته است.
در این پروژه، پژوهشگران دانشگاه ماساچوست با همکاری اداره حملونقل ایالت ماساچوست، فناوری پرینت سه بعدی Cold Spray را روی یکی از پلهای قدیمی بهصورت عملی اجرا کردند تا میزان کارایی، هزینه و مزایای احتمالی این روش نوین تعمیر را ارزیابی کنند.
به گفتهی «سیموس جراسیمیدیس»، سرپرست اصلی پروژه، اکنون که مرحلهی آزمایشی با موفقیت انجام شده است، «مسیر روشنی بهسوی راهکاری سریعتر، کمهزینهتر، آسانتر و کمتخریبتر» برای ترمیم پلها دیده میشود.
قدرت و دوام ترمیمهای انجامشده با پرینت سه بعدی Cold Spray هم در آزمایشگاه و هم در محیط واقعی مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که این روش قادر است استحکام فلز پایه نوع A36 را بازیابی کند. در گزارش نهایی آمده است که Cold Spray میتواند بهعنوان یک روش امیدوارکننده برای بازسازی زیرساختهای حملونقل مورد استفاده قرار گیرد.
نتایج اقتصادی نیز چشمگیر بودند. تنها یک اپراتور میتواند عملیات میدانی را انجام دهد، پسماند حاصل از پاشش فلز نیز در همان محل جمعآوری میشود و نیازی به اقدامات زیستمحیطی اضافی ندارد. همچنین تجهیزات پرینت سه بعدی Cold Spray را میتوان طوری تنظیم کرد که نقش دستگاه سابپاش (grit/sand blast) را هم ایفا کنند و عملیات آمادهسازی سطح را انجام دهند. با این روش، در هر روز چندین کیلوگرم فولاد سازهای روی سطح پل رسوب داده میشود که بهطور چشمگیری از زمان کار و مدت بستهشدن پلها میکاهد.
به گفتهی «چِنگو آی»، استاد دانشگاه ماساچوست: «ما معتقدیم این کارآمدترین روش برای تعمیر پلهاست و اگر روزی این فناوری در مقیاس گسترده برای هزاران پل به کار گرفته شود، میلیاردها دلار صرفهجویی اقتصادی به همراه خواهد داشت.»
چشمانداز استفاده از پرینت سه بعدی Cold Spray در ایران
اگرچه فناوری Cold Spray هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارد، اما میتواند برای کشورهایی مانند ایران که بخش زیادی از پلها و زیرساختهای فلزی آن قدمت بالایی دارند، تحولی بزرگ ایجاد کند. اجرای این روش در پروژههای داخلی میتواند هزینه تعمیرات را کاهش دهد، از توقف طولانی جادهها جلوگیری کند و ایمنی سازهها را افزایش دهد. همکاری دانشگاهها و مراکز صنعتی ایرانی در زمینهی پرینت سهبعدی فلزات میتواند راه را برای استفاده از چنین فناوریهایی هموار کند.
اما کاربرد پرینت سه بعدی فقط به پلها یا پروژههای عمرانی محدود نیست. امروزه صنایع مختلف، از پزشکی و معماری گرفته تا خودروسازی، جواهرسازی و تولید قطعات صنعتی، با بهرهگیری از فناوری چاپ سهبعدی، زمان طراحی و هزینه تولید را بهطور چشمگیری کاهش دادهاند.
اگر شما هم در هر صنف یا زمینهای فعالیت میکنید و به دنبال طراحی، نمونهسازی یا تولید دقیق و سریع قطعات هستید، میتوانید از خدمات پرینت سه بعدی استفاده کنید.
ما در کنار شما هستیم تا از ایده تا محصول نهایی، بهترین راهکار را برایتان فراهم کنیم.
برای دریافت مشاوره و سفارش خدمات پرینت سهبعدی، همین حالا با ما تماس بگیرید.
به نظر شما، آیا روزی از تکنولوژیهای پرینت سه بعدی مانند Cold Spray برای ترمیم پلها و سازههای قدیمی در ایران استفاده خواهد شد؟
دیدگاه خودتان را در بخش نظرات بنویسید.
بدون دیدگاه