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ADVANTIC

創新者制造建筑用復合材料,用于富有挑戰性的環境

未來智造

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澳大利亞內陸地區的卡爾古利聯合金礦的頂部鋼筋屋頂結構。圖片由 Advantic 提供。

提供先進結構材料,擴充承建商和工程師的工具包

鐵銹,腐蝕和暴露于惡劣天氣常常會使包含鋼鐵和混凝土的結構發生老化。但隨著時間的變化,材料也進一步發展。Advantic 的總部位于俄亥俄州代頓,設計和制造創新型聚合物復合材料,提供對傳統混凝土和鋼鐵材料的高性能替代方案,以更輕更耐用的材料幫助建筑結構承受極端環境條件,為建筑行業帶來了巨大變化。

將航空航天技術引入建筑材料

Advantic 是一家專注于為建筑行業提供先進材料的新興企業。公司制造定制復合材料,為工程師和承建商在應對富有挑戰性的環境條件上提供了一系列新選項。“如果建筑行業存在捷徑,那么我們就是這種捷徑。”Advantic 總裁 Brad Doudican 說道。“如果復合材料是適合的解決方案,我們將找到能夠解決特定的問題的合適的材料解決方案。”

復合材料采用兩種不同材料并將其合并來創建更輕或更耐用的替代方案。“我們使用的主要材料是玻璃纖維和一些不同種類的樹脂化學品,將航空航天領域開發的材料以及技術引入民用市場和建筑行業。”Advantic 運營副總裁 Jeff Nielsen 表示。

在 Advantic 位于俄亥俄州代頓的總部現場進行預制。圖片由 Advantic 提供。

每個 Advantic 項目都是不同的,涉及大量客戶協作,從制定初步預算、工程設計和材料方法到為施工和安裝提供建議。Advantic 的制造將在內部完成,所生產的組件使用螺栓連接,不需要焊接。“我們通常取得的最終成果、我們交付給客戶的,是一個套件,一個安裝集合”Doudican 說道。“這是一組零部件,向下分解到螺母和螺栓,通過軌道運達,再通過卡車運送至工作現場。”

證明復合材料在建筑施工中的價值

Advantic 首個大項目于 2013 年完工,在該項目中,公司通過提供聚合物復合材料幫助紐約城地鐵系統達到了新的通風防火規范標準。新的材質是比混凝土輕 75%、保持相同的壓縮強度、防腐蝕,并且具有更好的無線電頻率透射性能,這對項目維護要求而言至關重要。

Advantic 的第二個項目贏得了更大挑戰:在澳大利亞環境嚴苛的內陸地區加固有一個體育場大小的卡爾古利聯合金礦的受腐蝕的鋼屋頂結構。挑戰在哪里?團隊只有 10 天的時間來完成工作。

Advantic 為卡爾古利金礦制定的解決方案稱為“結構性保護罩”,該保護罩足夠輕,從俄亥俄州空運至澳大利亞。右側為背景下的保護罩特寫。圖片由 Advantic 提供。

之前,Newmont Mining Corporation 已花費數年時間想為卡爾古利尋找解決方案,現在面臨關閉的情況。傳統的鋼筋混凝土結構工期長、花費大,并且需要大量安裝人員,這些構成了主要的障礙。Advantic 接手之后,迅速抓住了機遇。

“我們與他們進行一些早期的工程設計,并向他們展示我們如何利用輕質、高強度的復合材料,以及內部的設計能力來應對他們所面臨的特定結構問題。”Doudican 說道。“我們設計出了一系列產品,修復了主要的結構元件。我們在美國當地制造這些產品,它們非常輕,實際上,使用空運將它們運到澳大利亞更為經濟。”

該解決方案共包含 700 個部件,用了兩個團隊和一臺懸臂起重機,在九天半的時間內輕松完成安裝,在截止日期前完成了工作,并且為 Newmont 節省了約 6 百萬澳元。僅僅幾個月之后,該工程就在實際使用中得到了驗證。我們通過一封電子郵件得知了這一消息,郵件有一個不祥的主題:“卡爾古利遭受特大風暴”。強勁的風暴中心橫穿過內陸地區,破壞了當地的許多建筑結構。但是,電子郵件附上了一張風暴的照片,圖中,Advantic 結構立于風暴近旁,安然無恙。電子郵件的剩余部分寫到:“嗨,祝賀你們通過了滿負荷測試。”

對 Advantic 材料的另一個測試是,克利夫蘭城市動物園找到公司,希望我們改裝大猩猩的居所。為了幫助動物園將一只新來的大猩猩安置到居所中,并為所有動物提供更多空間,Advantic 設計了大猩猩通道,這是一個抬高的隧道,為大猩猩提供 360 度視角的棲息地。在這種情況下,復合材料構件比鋼構件更可取,因為可以減少對大猩猩和相鄰動物的打擾。

Advantic 在克利夫蘭城市動物園中建造的大猩猩通道使大猩猩可以 360 度看到自己的棲息之所。圖片由 Advantic 提供。

“鋼材制造過程中,焊接會產生有毒氣體,安裝噪音很大,會對外界造成打擾,通常會造成腐蝕性環境。”Advantic CAD 工程技術員 Luke Sideras 表示。“我們可以在我們的倉庫中對所有構件進行切割和鉆孔,然后再把它們運送至動物園。這極大地縮短了由于設施停止使用大猩猩要被移到別處的時間,如果這一時間很長,會給動物造成焦慮。這是一個很有趣的工作項目,最后的結果完美地滿足了各方的要求。"

人們對先進材料表現出越來越大的熱情

正是像這樣的成功案例幫助 Advantic 進入了建筑行業,而這一行業對新技術的接受速度很慢,因為使用傳統手段和方法完成項目的思想根深蒂固。但是正如 Doudican 所說,新材料對業主、承包商和工程師而言意味著風險,因此他的團隊著力于通過建立信任降低風險。Advantic 使用 Autodesk Fusion 360,員工可以在現場也可以在俄亥俄州的工廠處理圖紙,所有變更均可得到實時反映。“它能幫助我們優化項目交付流程。”Doudican 表示。“并在當天的工作結束時,它可以建立客戶對我們的信任,這對我們而言是最重要的事情。”

了解 Aadvantic 如何使用 Fusion 360 開發復合材料。觀看視頻(2 分 03 秒)

Advantic 還通過高強度和高性能的復合材料建立信任,這些材料的使用壽命遠長于傳統材料。“我們可以生產與混凝土材質具有相同強度的型材,并且這些型材的重量可以比混凝土輕 50%、60%,甚至 75%。”Doudican 介紹到。“非常輕質的結構是建筑行業一個真正的機遇點,因為大量建筑成本與材料本身并無關聯,而是與將材料運輸至施工現場并安全地安裝相關。”

澆筑聚合物是 Advantic 的最輕的混凝土備選方案,它通常不需要借助昂貴且危險的架空設備。Advantic 還開發專用聚合物混凝土結構,它比澆筑聚合物要重,用于鋪設公共設施線路地下室和溝槽,因為它不受堿性腐蝕,也沒有滲透性問題。“有了這些混凝土和鋼鐵替代方案,這些復合材料真正地擴充了承建商或工程師所使用的工具包。”Nielsen 說道。

Doudican 對此表示同意,同時其還指出,承建商在第一次使用 Advantic 的材料時仍可能會有些擔憂。“不過當有鋼鐵建造者第一次對你說:‘哇,這東西太不可思議了,我們用肩膀就能把它扛著走!’ 或者是:‘比起傳統材質,這些材質的安裝速度要快三倍、五倍甚至十倍。’這種反饋會讓你知道,你在走的道路是正確的。”他說道。

這條道路已經洋溢著對新材料的狂熱,這在這種傳統的行業中實屬一項偉大功績。“通過引入復合材料來改變建筑行業之中真正有趣的一點是看到人們如何快速地接受它,而這些人曾習慣于使用傳統的鋼鐵、混凝土塊砌筑和木質的工具包。”Nielsen 表示。“人們能迅速認識到其中的價值,這令人興奮。”

 

本文的一個版本之前曾在 Redshift(英文)上刊登。

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