المعهد الفيدرالي السويسري لعلوم وتكنولوجيا المواد يستكشف تقنية WAAM لإطالة العمر الافتراضي للهياكل الفولاذية المُصلَحة بأربعة أضعاف

أخبار ar.wedoany.com، قام فريق بحثي من المعهد الفيدرالي السويسري لعلوم وتكنولوجيا المواد (Empa) باستخدام تقنية التصنيع الإضافي بالقوس الكهربائي (WAAM) لإصلاح وتقوية المكونات الفولاذية التالفة، بهدف إطالة العمر الافتراضي للبنية التحتية مثل الجسور. تعمل هذه التقنية عن طريق صهر سلك معدني باستخدام ذراع آلية وقوس كهربائي، وترسيب المعدن طبقة تلو الأخرى على الركيزة، مما يُشكّل "رقعة" على الهياكل الفولاذية المتشققة أو التالفة.

يُستخدم الفولاذ على نطاق واسع في الهياكل الإنشائية، إلا أن التآكل أو الإجهاد قد يؤدي إلى تلفه. عادةً ما يكون إصلاح المكونات الفولاذية المتشققة مكلفًا وصعب التنفيذ. يهدف بحث Empa إلى معالجة هذه المشكلة من خلال تحسين الشكل الهندسي للقطع المُقوّاة المطبوعة ثلاثية الأبعاد لتوزيع الإجهادات، ومنع أو إبطاء انتشار الشقوق. ويؤكد الفريق أن مفتاح فعالية التقوية يكمن في الشكل وليس في كمية المواد المستخدمة.

في التجارب، قام الباحثون بطباعة قطع تقوية فولاذية على ألواح فولاذية متشققة بأحجام مختلفة، وأخضعوها لاختبارات تحميل متكرر. أظهرت النتائج أن العمر الافتراضي للألواح الفولاذية المُصلَحة بتقنية WAAM يمكن أن يزيد بمقدار يصل إلى أربعة أضعاف، حيث كانت الألواح المزودة بقطع تقوية متدرجة من طبقتين هي الأفضل أداءً.

ومع ذلك، تواجه هذه الطريقة تحديات. فالتصميم الهندسي غير المناسب للرقعة المطبوعة ثلاثية الأبعاد قد يُحدث تركيزات إجهاد جديدة، وتكمن نقطة الخطر في منطقة التلامس بين المعدن المطبوع والركيزة الفولاذية. بالإضافة إلى ذلك، تعتمد معظم أنظمة WAAM على أذرع آلية صناعية، مما يجعل نقلها إلى مواقع البنية التحتية أمرًا صعبًا. حاليًا، يجب تفكيك المكونات التالفة ونقلها إلى الورشة للإصلاح، وهو أمر غير عملي بالنسبة للمكونات المثبتة داخل الهيكل. ومن المتوقع أن يؤدي تطوير طابعات WAAM ثلاثية الأبعاد المتنقلة إلى تحسين هذا الوضع.

إلى جانب تطبيقات الإصلاح، يستكشف فريق Empa أيضًا إمكانية استخدام التصنيع الإضافي للمعادن والأشكال الهندسية الذكية لإنتاج هياكل يمكنها الخضوع للتشوه تحت الأحمال القصوى ثم العودة إلى شكلها الأصلي عند تخفيف الحمل. هذه الهياكل مناسبة للمناطق المعرضة للزلازل، وكذلك للجسور والأجهزة التقنية التي تتطلب مقاومة الاهتزازات. كما يهتم فريق البحث بتطبيقات إنتاج المكونات الميكانيكية التي تتطلب مقاومة الإجهاد بأقل وزن ممكن.

تُظهر تقنية WAAM المعدنية آفاقًا واسعة في مجال الإصلاح. على سبيل المثال، في الصناعة البحرية، تُستخدم هذه التقنية للإصلاح حسب الطلب. ويؤكد الفريق أنه من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد، يمكن تطبيق قطع التقوية المعدنية بدقة في المواقع التي تحتاجها الهياكل، مما يوفر المواد والطاقة والتكاليف.

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com