LA NUOVA STAMPANTE 3D AUTOMATIZZATA PER ASFALTO DEGLI SCIENZIATI APRE LA STRADA A STRADE PIÙ SICURE
Scienziati della Monash University e della Chang’an University hanno costruito una nuova stampante 3D per asfalto in grado di rilevare e riempire automaticamente le crepe nei marciapiedi o nelle strade.
Montando una fotocamera su una stampante 3D FDM personalizzata e dotandola di un nuovo algoritmo di elaborazione delle immagini, il team ha creato un bot con capacità di sigillatura degli spazi indipendenti. Secondo i ricercatori, la loro piattaforma automatizzata potrebbe ora fornire alle autorità locali mezzi più rapidi per riparare le strade e proteggere le persone dai pericoli nascosti di infrastrutture trasandate.
Le crepe si verificano più comunemente nelle pavimentazioni in asfalto o nelle reti stradali e sono spesso causate da eventi quotidiani come traffico eccessivo, calpestio e variazioni meteorologiche. Sebbene tali danni continuino ad essere comuni in molte grandi città, possono potenzialmente causare ritardi di viaggio più ampi e persino ferire i meno attenti.
Piuttosto che sostituire le infrastrutture malsane, i governi a corto di denaro tendono a utilizzare sigillante per crepe per marciapiedi e riparazioni stradali, ma il processo manuale è laborioso e potenzialmente pericoloso, esponendo i lavoratori al traffico in arrivo. Di conseguenza, la ricerca sulle alternative è decollata di recente, con lo sviluppo di varie piattaforme controllate dall’intelligenza artificiale.
Un team con sede presso l’ Università della California Davis , ad esempio, ha creato due diversi sistemi bionici montati sul braccio, ma entrambi si sono dimostrati incompatibili con alcuni tipi di crepe. Anche altre macchine simili sono state inclini a tremare a causa di cambiamenti nel loro ambiente, rendendole imprecise e soggette a perdite.
Al contrario, recentemente sono stati compiuti notevoli progressi con le tecnologie di stampa 3D automatizzate, aprendo la possibilità che un sistema correttamente modificato possa assumere il ruolo di operaio edile pre-programmato. Per testare questa teoria, il team di ricerca congiunto ha quindi costruito una stampante 3D unica in grado di depositare con precisione, indipendentemente da ciò che accade nelle sue vicinanze.
Gli scienziati hanno costruito la loro nuova piattaforma attorno a una stampante 3D Prusa I3 , con una scheda madre aggiornata e un modulo compatibile con Arduino montato. Una volta dotato di una telecamera, il sistema funziona essenzialmente inviando le immagini acquisite tramite microcontrollore a un algoritmo di pianificazione del percorso, che identifica in modo indipendente dove e quando sarà necessario il sigillante.
Utilizzando il software MATLAB , il team è stato anche in grado di configurare un algoritmo di elaborazione delle immagini separato che cancella automaticamente il rumore di fondo. In effetti, il programma trasforma le immagini di crack in forma binaria segmentandone i pixel, lasciando solo quadrati neri superflui e spazi bianchi identificabili, accelerando la velocità di calcolo della macchina.
Mettendo alla prova la loro nuova rapida piattaforma, i ricercatori hanno quindi tentato di riparare una serie di campioni di laboratorio di lastre di pavimentazione in cemento. Durante il funzionamento, il sistema si è dimostrato in grado di riempire con precisione semplici spazi vuoti con un composto di bitume freddo, ma ci sono voluti 30 secondi per elaborare ciascuna immagine, significativamente più a lungo del lavoratore edile medio.
La macchina personalizzata era anche colpevole di riempimento eccessivo a volte, qualcosa che poteva causare incidenti se utilizzata all’interno di scenari di utilizzo finale. Di conseguenza, gli scienziati hanno ammesso che in futuro il loro prototipo di algoritmo potrebbe essere ulteriormente ottimizzato utilizzando metodi di apprendimento profondo, per produrre una piattaforma più veloce e precisa con funzionalità di test sul campo in loco.
Stampanti 3D caricate con asfalto
Sebbene negli ultimi anni siano state sviluppate diverse stampanti 3D per asfalto, nessuna di esse si è dimostrata abbastanza efficiente da garantire la loro applicazione per l’uso finale.
Già nel 2015, Advanced Paving Technologies ha lanciato un kickstarter per finanziare la sua nuova macchina per asfalto . Il dispositivo era dotato della tecnologia di scansione 3D Lidar, che gli ha permesso di rilevare le fratture imminenti sulla strada prima di riempirle, in un modo più veloce, più economico e ordinato rispetto ai metodi manuali convenzionali.
Più recentemente, i ricercatori dell’Università di Leeds hanno tentato di sviluppare robot di stampa 3D su asfalto , che utilizzano i dati acquisiti da UGV per identificare le buche, prima di trovarle e ripararle. In futuro, la piattaforma compatta potrebbe anche essere montata sugli UAV, come mezzo per riparare infrastrutture di difficile accesso in luoghi elevati.
Allo stesso modo, i ricercatori dell’University College di Londra (UCL) hanno creato una stampante 3D per asfalto personalizzata specificamente progettata per riparare le buche. Utilizzando la loro nuova piattaforma portatile, il team è stato in grado di controllare con precisione i parametri dell’asfalto stampato in 3D e ottimizzare il processo di estrusione generale.
I risultati dei ricercatori sono descritti in dettaglio nel loro documento intitolato ” Un prototipo di laboratorio di sigillatura automatica delle fessure della pavimentazione basata su una stampante 3D modificata . “Il documento è stato scritto in collaborazione con Jingwei Liu, Xu Yang, Xin Wang e Jian Wei Yam.
