马萨诸塞大学阿默斯特分校和麻省理工学院的研究人员成功应用3D打印技术修复了马萨诸塞州大巴灵顿的一座桥梁。该测试采用了一种名为“冷喷涂”的技术，即喷涂高速金属粉末颗粒来覆盖并修复受损梁的部分。此次演示标志着冷喷涂增材制造技术首次应用于桥梁结构。
该工艺将钢粉在压缩气体中加速，然后技术人员使用喷枪将钢粉喷涂到梁上。反复喷涂可形成多层结构，恢复梁的厚度和其他结构特性。（图片来源：麻省大学）
“现在我们已经完成了这项概念验证修复，我们找到了一条清晰的解决方案，它速度更快、成本更低、更简便、侵入性更小，”马萨诸塞大学阿默斯特分校土木与环境工程副教授西莫斯·杰拉西米迪斯（Simos Gerasimidis）说道。该项目由马萨诸塞州交通部、马萨诸塞州技术合作组织、美国交通部和联邦公路管理局合作完成。
这项技术或许有助于解决美国桥梁基础设施老化的问题。根据《2025年美国基础设施报告卡》，美国49%的桥梁状况仅为“一般”，6.8%的桥梁被评为“差”，预计修复成本将超过1910亿美元。仅在马萨诸塞州，该州5295座桥梁中约有9%存在结构缺陷。
冷喷涂法的一大优势是维修期间交通中断最小化。该工艺辅以3D激光雷达扫描，可以精确识别腐蚀区域并精准喷涂材料。“通过将扫描与精确的材料沉积相结合，我们可以精准定位，‘我们在这里、这里、这里进行喷墨打印，就能让这座桥再延长10年的使用寿命’，这意义非凡，”Gerasimidis解释道。
研究人员测试3D打印桥梁修复
大巴灵顿的这座红桥，原名“棕桥”，建于1949年，计划几年后拆除。拆除后，研究人员计划将处理过的梁带回实验室进行进一步测试，以评估修复技术的有效性。他们将测量沉积的钢粉在结构上的附着效果，并确定其机械强度特性。
麻省理工学院机械工程系1922届教授约翰·哈特指出：“这是一次意义非凡的合作，我们运用尖端技术来满足联邦乃至全美各地对基础设施的迫切需求。我认为，我们才刚刚开始桥梁检查、维修和保养等诸多重要应用领域的数字化转型。”
来源：umass.edu
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