剑桥大学与私营企业合作，在三维打印技术的基础上又向前迈进了一步，不仅在一小时内制造出了混凝土基础设施单元，而且还集成了传感器，使其能够自我监测，并在未来实现自我修复。
无论它们看起来多么平凡，土木工程建筑都是一些非常复杂和严谨的工程设计的产物，具有非常真实和重要的功能，许多人直到他们面前的道路被冲毁或匝道坍塌时才意识到这一点。
其中之一就是所谓的顶壁，它是一种在排水沟或暗渠口处有一个洞的挡土结构。它的作用是固定暗渠或类似设施，防止周围的填料被流水冲走。此外，它还可以为附属桥梁和道路提供结构支撑，并控制水流。
这是一项非常古老的土木工程，但坎布里奇（Cambrdige）对安装在康沃尔郡 A30 公路上的这一设备进行了新的改造，使用机器人 3D 打印机臂在现场建造，铺设多层速凝混凝土，仅用一小时就可硬化。同样，这并不新鲜。新颖之处在于，在打印顶墙的过程中，激光雷达装置对结构进行了精确扫描，建立了一个数字虚拟孪生结构，可以与实物进行比较。
此外，还在湿混凝土中安装了无线传感器，以传输温度、应变、压力、湿度、电阻率和电化学电位等数据。
温度尤其重要，因为快速凝固的混凝土会产生大量热量，这可能会在硬化和固化过程中损坏顶墙。这一点非常重要，因为新结构的另一项创新是不使用传统的钢筋骨架。相反，它依靠自身的几何形状来获得强度，这对于具有中空、弯曲内壁的结构来说并不容易。
在剑桥大学工程系教授阿比尔-塔巴（Abir Al-Tabbaa）的领导下，实验的目标是利用传感器和数字建模来评估 3D 打印结构的稳定性，使其对工业界更具吸引力。除了创造出比传统结构更便宜、建造速度更快的产品外，实验的目的还在于测试传感器本身的可靠性、坚固性、准确性和使用寿命，或许有一天还能将团队正在开发的自愈合混凝土融入其中。
Al-Tabbaa 说："这个项目将成为一个有生命的实验室，在其生命周期内产生宝贵的数据。传感器数据和'数字孪生'将帮助基础设施专业人员更好地了解如何使用 3D 打印技术，并为战略公路网量身定制打印更大、更复杂的水泥基材料。"
下面的视频讨论了新型智能 3D 打印混凝土结构。