強化基礎設施安全性，用 3D 列印打造智慧混凝土

英國劍橋大學與企業攜手，以 3D 列印為基礎，可以在一小時內製造出混凝土基礎，還能整合感測器，不僅能自我檢測，之後還可以自我修復。

公路、吊橋、橋墩等雖然是常見的道路基礎設施，但背後的土木工程既複雜且不容差錯，負責使用者的安全與維繫日常生活，其中一個重點就是端牆（headwall），這是個在排水溝或涵洞的出入口處的帶有孔隙的擋土結構，防止填充物被沖走有著固定的作用，還可以為附屬橋梁和道路提供結構支撐以及控制水流。

這是一項非常古老的土木工程，但團隊正改造康瓦爾郡 A30 上的土木工程，直接用機器人 3D 列印機臂在現場建置，快速鋪設混凝土層，而且一小時就能硬化，該工程特殊的點在於，3D 列印端牆時，也有透過雷射雷達精準掃描結構，建立一個虛擬雙胞胎，這樣之後就能相互對照。

團隊也把感測器放入為硬化的濕混凝土中，之後就能傳送溫度、應變、壓力、濕度、電阻率和電化學電位的資料。之後溫度會是一個量測重點，因為快凝混凝土會產生大量熱量，在混凝土硬化和固化同時，可能也會損壞端牆結構，3D 列印端牆並不是採用傳統的鋼筋骨架，依靠自身的幾何形狀來獲得強度與支撐。

英國劍橋大學工程系 Abir Al-Tabbaa 教授團隊希望打造出，比傳統更便宜、建置速度更快的結構，目標是測試感測器本身的可靠性、準確度和壽命，也希望未來有一天能應用到正在開發的自我修復混凝土。

Tabbaa 表示，這將是一個「活計畫」，在生命週期內生成有價值的資料，感測器資料和數位雙胞胎也將幫助基礎設施專業人士更了解如何使用和訂製 3D 列印技術，就能為道路基礎設施網路打造更強大的水泥基材。

• Cambridge 3D prints game-changing smart concrete structure
• Cambridge researchers help develop smart, 3D printed concrete wall for National Highways project

（首圖來源：劍橋大學）