Die Brücke wird ein "lebendes Labor" sein, das von einer internationalen Partnerschaft von Ingenieuren, Datenwissenschaftlern, Informatikern und Statistikern genutzt wird, um die strukturelle Integrität von Brücken zu verbessern.
Während katastrophale Brückeneinstürze selten sind, schätzen Experten, dass 12 % der Bauwerke, über die wir täglich gehen und fahren, strukturelle Mängel aufweisen.
Unser niederländischer Partner MX3D arbeitet an der Entwicklung der 12 Meter langen "intelligenten Brücke" über den Oudezijds Achterburgwal, einem Kanal in einem belebten Gebiet von Amsterdam. Die Brücke, die mehr als sechs Tonnen wiegt, wurde im 3D-Druckverfahren hergestellt. Jetzt installieren Partner, darunter das Alan Turing Institute, Sensoren auf der Brücke, um sie in ein "lebendes Labor" zu verwandeln, das bei Belastungstests Echtzeitinformationen über ihren Zustand liefert.
Die erste 3D-gedruckte Brücke der Welt
Die Sensoren sammeln Daten zu strukturellen Messungen wie Dehnung, Verschiebung und Vibration und messen Umgebungsbedingungen wie Luftqualität und Temperatur, so dass die Ingenieure den Zustand der Brücke in Echtzeit messen und verfolgen können, wie sich die Brücke über ihre Lebensdauer verändert. Die Brücke ist somit ein lebendes Labor für Datenwissenschaftler. Jeder, der über die Brücke geht, läuft oder radelt, generiert Daten über das Verhalten der Struktur.
Die Daten der Sensoren werden in einen "digitalen Zwilling" der Brücke eingespeist, ein lebendes Computermodell, das die physische Brücke mit zunehmender Genauigkeit in Echtzeit nachbildet, während die Daten eintreffen. Die Leistung und das Verhalten der physischen Brücke kann mit ihrem digitalen Zwilling verglichen werden, was wertvolle Erkenntnisse für das Design zukünftiger 3D-gedruckter Metallstrukturen liefern wird. Außerdem kann die aktuelle 3D-Brücke an jede Nutzungsänderung angepasst werden, um die Sicherheit für Fußgänger zu gewährleisten.
Mit dieser digitalen Zwillingstechnologie können alle Brückenentwürfe, die 3D-Fertigungs- oder algorithmische Entwurfstechnologien verwenden, virtuell getestet werden.
Professor Mark Girolami, Direktor des Turing-Lloyd's Register Foundation Programme for Data-Centric Engineering, sagte:
"Die vom MX3D-Team installierte 3D-Brücke wird eine Weltneuheit im Ingenieurwesen sein. Dieser datenzentrierte, multidisziplinäre Ansatz zur Erfassung der Brückendaten wird auch die Art und Weise, wie Brücken entworfen, gebaut und verwaltet werden, verändern und wertvolle Erkenntnisse für die nächste Generation von Brücken und anderen großen öffentlichen Bauwerken liefern.
"Der 3D-Druck ist auf dem besten Weg, ein wichtiger Akteur im technischen Bereich zu werden, und wir müssen neue datenzentrierte Ansätze zum Testen und Überwachen entwickeln, um sein volles Potenzial auszuschöpfen. Wenn wir den 3D-Druck mit der Technologie des digitalen Zwillings koppeln, können wir den Entwurfsprozess für die Infrastruktur beschleunigen und sicherstellen, dass wir optimale und effiziente Strukturen in Bezug auf Umweltauswirkungen, architektonische Freiheit und Herstellungskosten entwerfen."
Dieses Projekt wird sich auch auf die Entwicklung und das öffentliche Bewusstsein für die Überwachung des Zustands von Brücken auswirken, die trotz ihrer Bedeutung noch nicht weit verbreitet ist. Obwohl die Notwendigkeit einer ständigen und effektiven Überwachung nicht zu leugnen ist, wird sie immer noch als eine Nebentätigkeit betrachtet. Die Smart Bridge wird als Open-Source-Beispiel für aktive und selbstgesteuerte Sicherheitssysteme ein Wegbereiter für zukünftige Systeme zur Überwachung des Strukturzustands sein.
Die volle Spannweite der Brücke wurde 2018 fertiggestellt, und 2019 bestand die Brücke den letzten Belastungstest. Gijs van der Velden von MX3D sagt: "Zusätzliche Tests wurden von der Stadt im April 2021 an der alten Kanalwand mit vielversprechenden Ergebnissen durchgeführt, so dass die Platzierung der Brücke voraussichtlich in diesem Sommer erfolgen wird."
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