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国外3D打印石墨烯材料在交通网络现代化中实现应用
石墨烯被誉为是一种超级材料,可以彻底改变从计算到运输领域。根据国外最新消息,这种独特形式的碳材料有望通过促进新数字信号技术的整合来实现铁路运输的现代化。

美国工程公司AECOM最近推出了3D打印的石墨烯灌注结构,该结构在铁路上成拱形。据AECOM称,通过简化数字信号技术的安装,新的“CNCTArch”拱形有可能彻底改变铁路网络。

新颖的铁路拱门高4.5米,由注入石墨烯的聚合物制成。石墨烯材料可作为牙弓的一种增强材料,有助于实现较高的重量强度比。通常,制造此类结构所需的石墨烯数量要比其他应用的数量大得多。

3D打印石墨烯如何革新铁路网络技术?

据AECOM称,CNCTArch将摆脱将新的数字设备附加到当前基础架构的需求。这种好处可以减少与在铁路运输网络上安装数字系统相关的成本。

这家美国公司表示,在听取了运输客户关于现代化信号系统现代化所需的费用和时间的投诉后开发了CNCTArch。AECOM表示,其工作重点是消除在隧道内设置数字系统的常规螺栓和螺钉方法,该方法需要四班轮换安装。AECOM工程师最终创建了可以连接数字设备的拱门。CNCTArch不需要连接到现有结构,只需要进行一次移位即可设置。拱门可以部署在隧道中,也可以露天部署。

CNCTArch由AECOM与3D打印服务提供商Scaled共同创建。Scaled 3D打印系统由连接到机械臂的挤出机组成。使用这种类型的组件,Scaled打印机能够生成2米和3米宽的单个结构。据该公司称,他们只需使用更大的机械臂就能扩展此功能。Scaled的系统使用粒状原料来制造物品,因为它的打印速度更快。

测试CNCTArch以备将来铁路使用

AECOM已在测试CNCTArch,这是该技术可能商业化的第一步。原型已安装在英国的室外轨道上,该公司已与英国主要的铁路管理组织Network Rail合作对其进行了测试。

CNCTArch只是3D打印如何实现现有运输网络现代化的一个示例。2019年3月,德国、奥地利和意大利的铁路运营商签署了一份谅解备忘录,以在Mobility go Additive网络下进行合作。Mobilitygo Additive网络是一群致力于在各自行业中推进3D打印应用程序的物流和运输公司。

根据该协议,德国的Deutsche Bahn,奥地利的奥地利联邦铁路和意大利的Trenitalia这三个运营商已同意共同确定铁路运输领域中有3D打印应用潜力的领域。该协议的资产之一是“数字备件”仓库,可通过增材制造访问该仓库以制造实际备件。数字仓库已经用于制造近15,000个零件或其他物品。

用于运输领域的石墨烯材料

除了将石墨烯用于铁路网络的现代化之外,还正在研究这种材料在下一代火车、飞机和汽车中的潜在用途。2018年5月,马来西亚国家铁路运营商KTMB宣布完成了使用基于石墨烯的超级电容器在制动过程中捕获能量的柴油机车和火车组; 通常会损失的能量。然后,超级电容器释放其存储的能量以支持加速。该火车设计为以120 km/h(75 mph)的速度运行,具有数字乘客信息系统,可容纳200至220名乘客。火车还具有携带包裹的空间。

2019年12月,欧洲研究财团Graphene Flagship举行了一次会议,其中包括发表有关飞机和汽车中石墨烯增强复合材料的潜在用途的评论论文。根据会议的报告,在商用飞机的机身中石墨烯增强材料的潜在用途似乎具有特别重要的优势。在典型的一天中,飞机从地面进入大气层并回到地面时会经历60摄氏度或更高的温度波动。

飞机还经常受到雷击的袭击,这可能造成毁灭性后果。参加会议的空客代表说,该公司致力于研究与石墨烯有关的材料在航空航天中的应用,因为它们具有承受挑战性条件的潜力。同时,菲亚特·克莱斯勒公司的会议代表说,他们正在研究石墨烯复合材料以生产更安全的车辆。(资料来源AZoM)


本文封面图来源于图虫创意

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