麻省理工学院研究人员声称在桥梁维修的3D打印技术方面取得突破性进展

由马萨诸塞大学阿默斯特分校领导的一个团队与麻省理工学院机械工程系的研究人员合作表示，冷喷涂可以降低基础设施的维修成本，并减少对交通的干扰。

他们在马萨诸塞州大巴灵顿的“红桥”（建于1949年）上测试了这项技术。该技术是将高速金属粉末颗粒喷射到桥梁钢梁的某些部分上。反复喷涂可形成多层涂层，从而恢复处理区域的厚度和其他结构性能。

麻省理工学院表示，虽然该方法已应用于潜艇和飞机等其他大型结构，但这是首次应用于桥梁。

由于桥梁的尺寸以及需要将 3D 打印机运到现场，桥梁的建造面临着挑战。

但马萨诸塞大学阿默斯特分校土木与环境工程系副教授西莫斯·格拉西米迪斯表示：“现在我们已经完成了这项概念验证性修复，我们看到了一条清晰的路径，可以找到一种更快、更便宜、更简便、侵入性更小的解决方案。据我们所知，这是首例。当然，还需要进行一些研发工作，但这无疑是朝着这个方向迈出的重要一步。”

该工艺利用压缩气体加速钢粉的熔融，然后技术人员使用喷涂器将钢粉喷涂到梁上。反复喷涂形成多层钢层，从而恢复梁的厚度和其他结构性能。（图片：麻省理工学院）

该过程采用三维激光雷达扫描技术取代了人工目视评估。这使得研究人员能够精确识别腐蚀点，制定数字化修复方案，并仅在必要时沉积材料。

“通过将扫描与精确的材料沉积相结合，我们可以非常有针对性地进行操作，比如‘我们要在这里、这里和这里打印，这样这座桥就能再延长 10 年的使用寿命’，这意义重大，”Gerasimidis 说。

他还补充说，这项技术可以让车辆在喷洒桥梁时继续通行，从而减少对交通的干扰。

这座红色桥梁将在几年后拆除。之后，马萨诸塞大学的研究团队会将喷涂钢粉的梁带回实验室进行测试，比较现场和实验室环境下钢粉与桥梁结构的附着效果。他们还可以观察喷涂后钢粉是否进一步腐蚀，并测定其机械强度。

根据《2025年美国基础设施报告卡》，美国约49%的桥梁状况仅为“一般”，6.8%的桥梁状况为“差”。麻省理工学院估计，修复这些桥梁的预计成本超过1910亿美元。

麻省理工学院机械工程系1922届教授约翰·哈特表示：“这是一项意义非凡的合作，它将尖端技术应用于解决联邦乃至全美基础设施建设的迫切需求。我认为，我们才刚刚开始桥梁检测、维修和维护等诸多重要应用领域的数字化转型。”