In immer mehr Bereichen des täglichen Lebens finden 3D-Drucker Einzug. Die additive Fertigung, wie die industrielle Anwendung des 3D-Drucks genannt wird, revolutioniert dabei ganze Branchen, unter anderem das Baugewerbe mit dem 3D-Druck von teils mehrstöckigen Gebäuden. Doch welche Vorteile bringt der 3D-Druck dem Straßenbau? Wie lässt sich die additive Fertigung im Baugewerbe einsetzen und der Bau von Straßen effizienter gestalten? Dieser Artikel gibt Einblicke in das Thema.
Es gibt heutzutage bereits zahlreiche attraktive Anwendungsbereiche für den 3D-Druck. Immer mehr Unternehmen entdecken die Vorteile dieser neuen Technologie, um Produkte schneller, günstiger und nachhaltiger herstellen zu können. Ein weiteres sinnvolles Anwendungsgebiet könnte der Straßenbau sein, insbesondere zum Beheben von Schlaglöchern. Das kann letztlich auch dabei helfen, die Sicherheit auf Straßen noch weiter zu steigern.
Doch auch andere Technologien haben in den letzten Jahrzehnten unseren Alltag ganz wesentlich verändert. So hat Digitalisierung unzählige neue Möglichkeiten geschaffen und viele Dienste revolutioniert. Wer beispielsweise im Online Casino Österreich spielen möchte, kann das heutzutage praktisch von überall aus problemlos machen – ob von Zuhause oder als Beifahrer auf der Straße.
Inhalt:
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Forscher arbeiten an neuen 3D-Druck-Methoden
Heute gibt es geschätzt 1,446 Milliarden Autos auf der Welt, d. h. auf jeden fünften Menschen kommt ein Auto. Um einen reibungslosen und effizienten Verkehr zu gewährleisten und Staus und Straßensperrungen zu vermeiden, sind qualitativ hochwertige Straßen besonders wichtig. Risse und Schlaglöcher stellen jedoch eine Bedrohung dar, da sie Fahrzeuge beschädigen und Unfallrisiken erhöhen können. Forscher der Hebei University of Technology in China und der Michigan Technological University in den USA sind der Ansicht, dass die additive Fertigung dieses Problem lösen könnte, indem sie solche Straßenschäden frühzeitig repariert.
Für die Reparatur von Schlaglöchern gibt es derzeit verschiedene herkömmliche Methoden, darunter Kalt-, Heiß- und Düsenreparatur. Diese Methoden haben jedoch mehrere Nachteile: Geringe Automatisierung, Abhängigkeit von Arbeitskräften, Mangel an vorausschauender Wartung und eine hohe Materialverschwendung. Der 3D-Druck könnte hingegen eine attraktive Alternative darstellen, indem beschädigter Asphalt durch neueste Extrusionstechnologien (FFF) 3D-bedruckt wird.
Die Instandsetzung erfolgt dabei in zwei einfachen Schritten: Gewinnung von 3D-Strukturinformationen über das Problem und die anschließende Instandsetzung bzw. Reparatur. Für letztere schlagen die Forscher ebenfalls zwei Möglichkeiten vor: Reparatur vor Ort oder Behandlung mit vorgefertigten 3D-Strukturen. Abschließend erfolgt eine Qualitätsbewertung durch Tests, um sicherzustellen, dass die Reparatur auch den üblichen Standards entspricht.
Die Vorteile gegenüber den sonst üblichen Methoden
Der moderne 3D-Druck hat eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Methoden. So kann beispielsweise der Automatisierungsgrad durch die Kombination von 3D-Scannen und 3D-Modellierung erhöht werden, was den Personalaufwand und die Dauer von Straßensperrungen verringert. Die Methode kann auch in der vorbeugenden Instandhaltung eingesetzt werden, und die Schritte können die Qualität der Reparaturen verbessern sowie Materialverschwendung verringern.
Was die Anwendung betrifft, so könnten 3D-Technologien mit der traditionellen Schadenserkennung kombiniert werden, entweder durch Schadenserkennung und anschließende Anwendung des Druckers oder durch die Kombination beider Schritte in einem 3D-Asphaltdrucker. Dies könnte eine optimale Behandlung von Schlaglöchern ermöglichen und sicherstellen, dass sie in einem frühen Stadium erkannt werden, was anschließend viel Zeit und Aufwand sparen kann.
Für die Reparatur vor Ort empfehlen die Forscher derzeit einen 3D-Druckroboter, der mit einer Lithium-Batterie-Raupe ausgestattet ist. Sie weisen auch auf die Notwendigkeit hin, die Zieltemperatur entsprechend der optimalen Temperatur des Materials und der für die Druckphase erforderlichen Viskoelastizität zu steuern. Einige Phasen (z. B. die Extrusion) erfordern nämlich eine hohe Viskoelastizität, die jedoch nicht so hoch sein darf, dass die Gefahr eines Zusammenbruchs der Schicht besteht.
Roboter mit 3D-Druckern als zukünftige Helfer
Wenn es gelingt, einen hochfesten und hochduktilen 3D-gedruckten Asphalt zu entwickeln und in Serie zu produzieren, könnte dies die Zukunft des Straßenbaus prägen. Ein Beispiel ist die Kombination der 3D-Drucktechnologie mit einem Produktionsroboter, der am Ende auch Asphalt ausbessern kann. In Zukunft könnten solche Roboter mit 3D-Asphaltdruckern auf den Straßen unterwegs sein, um selbstständig Schlaglöcher und Risse zu reparieren.
Diese autonomen Roboter könnten rund um die Uhr im Einsatz sein, um Schäden am Straßenbelag zu erkennen, sogar noch bevor dieser einen bestimmten Abnutzungsgrad erreicht. Zudem könnten sie Schlaglöcher in einem Bruchteil der Zeit reparieren, die ein Wartungsteam oder sogar professionelle Maschinen benötigen. Mit Hinblick auf die immer schlechter werdende Infrastruktur könnte das also ein großer Technologiesprung nach vorn sein.