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ADVANTIC

创新者制造建筑用复合材料,用于富有挑战性的环境

未来智造

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澳大利亚内陆地区的卡尔古利联合金矿的顶部钢筋屋顶结构。图片由 Advantic 提供。

提供先进结构材料,扩充承建商和工程师的工具包

铁锈,腐蚀和暴露于恶劣天气常常会使包含钢铁和混凝土的结构发生老化。但随着时间的变化,材料也进一步发展。Advantic 的总部位于俄亥俄州代顿,设计和制造创新型聚合物复合材料,提供对传统混凝土和钢铁材料的高性能替代方案,以更轻更耐用的材料帮助建筑结构承受极端环境条件,为建筑行业带来了巨大变化。

将航空航天技术引入建筑材料

Advantic 是一家专注于为建筑行业提供先进材料的新兴企业。公司制造定制复合材料,为工程师和承建商在应对富有挑战性的环境条件上提供了一系列新选项。“如果建筑行业存在捷径,那么我们就是这种捷径。”Advantic 总裁 Brad Doudican 说道。“如果复合材料是适合的解决方案,我们将找到能够解决特定的问题的合适的材料解决方案。”

复合材料采用两种不同材料并将其合并来创建更轻或更耐用的替代方案。“我们使用的主要材料是玻璃纤维和一些不同种类的树脂化学品,将航空航天领域开发的材料以及技术引入民用市场和建筑行业。”Advantic 运营副总裁 Jeff Nielsen 表示。

在 Advantic 位于俄亥俄州代顿的总部现场进行预制。图片由 Advantic 提供。

每个 Advantic 项目都是不同的,涉及大量客户协作,从制定初步预算、工程设计和材料方法到为施工和安装提供建议。Advantic 的制造将在内部完成,所生产的组件使用螺栓连接,不需要焊接。“我们通常取得的最终成果、我们交付给客户的,是一个套件,一个安装集合”Doudican 说道。“这是一组零部件,向下分解到螺母和螺栓,通过轨道运达,再通过卡车运送至工作现场。”

证明复合材料在建筑施工中的价值

Advantic 首个大项目于 2013 年完工,在该项目中,公司通过提供聚合物复合材料帮助纽约城地铁系统达到了新的通风防火规范标准。新的材质是比混凝土轻 75%、保持相同的压缩强度、防腐蚀,并且具有更好的无线电频率透射性能,这对项目维护要求而言至关重要。

Advantic 的第二个项目赢得了更大挑战:在澳大利亚环境严苛的内陆地区加固有一个体育场大小的卡尔古利联合金矿的受腐蚀的钢屋顶结构。挑战在哪里?团队只有 10 天的时间来完成工作。

Advantic 为卡尔古利金矿制定的解决方案称为“结构性保护罩”,该保护罩足够轻,从俄亥俄州空运至澳大利亚。右侧为背景下的保护罩特写。图片由 Advantic 提供。

之前,Newmont Mining Corporation 已花费数年时间想为卡尔古利寻找解决方案,现在面临关闭的情况。传统的钢筋混凝土结构工期长、花费大,并且需要大量安装人员,这些构成了主要的障碍。Advantic 接手之后,迅速抓住了机遇。

“我们与他们进行一些早期的工程设计,并向他们展示我们如何利用轻质、高强度的复合材料,以及内部的设计能力来应对他们所面临的特定结构问题。”Doudican 说道。“我们设计出了一系列产品,修复了主要的结构元件。我们在美国当地制造这些产品,它们非常轻,实际上,使用空运将它们运到澳大利亚更为经济。”

该解决方案共包含 700 个部件,用了两个团队和一台悬臂起重机,在九天半的时间内轻松完成安装,在截止日期前完成了工作,并且为 Newmont 节省了约 6 百万澳元。仅仅几个月之后,该工程就在实际使用中得到了验证。我们通过一封电子邮件得知了这一消息,邮件有一个不祥的主题:“卡尔古利遭受特大风暴”。强劲的风暴中心横穿过内陆地区,破坏了当地的许多建筑结构。但是,电子邮件附上了一张风暴的照片,图中,Advantic 结构立于风暴近旁,安然无恙。电子邮件的剩余部分写到:“嗨,祝贺你们通过了满负荷测试。”

对 Advantic 材料的另一个测试是,克利夫兰城市动物园找到公司,希望我们改装大猩猩的居所。为了帮助动物园将一只新来的大猩猩安置到居所中,并为所有动物提供更多空间,Advantic 设计了大猩猩通道,这是一个抬高的隧道,为大猩猩提供 360 度视角的栖息地。在这种情况下,复合材料构件比钢构件更可取,因为可以减少对大猩猩和相邻动物的打扰。

Advantic 在克利夫兰城市动物园中建造的大猩猩通道使大猩猩可以 360 度看到自己的栖息之所。图片由 Advantic 提供。

“钢材制造过程中,焊接会产生有毒气体,安装噪音很大,会对外界造成打扰,通常会造成腐蚀性环境。”Advantic CAD 工程技术员 Luke Sideras 表示。“我们可以在我们的仓库中对所有构件进行切割和钻孔,然后再把它们运送至动物园。这极大地缩短了由于设施停止使用大猩猩要被移到别处的时间,如果这一时间很长,会给动物造成焦虑。这是一个很有趣的工作项目,最后的结果完美地满足了各方的要求。"

人们对先进材料表现出越来越大的热情

正是像这样的成功案例帮助 Advantic 进入了建筑行业,而这一行业对新技术的接受速度很慢,因为使用传统手段和方法完成项目的思想根深蒂固。但是正如 Doudican 所说,新材料对业主、承包商和工程师而言意味着风险,因此他的团队着力于通过建立信任降低风险。Advantic 使用 Autodesk Fusion 360,员工可以在现场也可以在俄亥俄州的工厂处理图纸,所有变更均可得到实时反映。“它能帮助我们优化项目交付流程。”Doudican 表示。“并在当天的工作结束时,它可以建立客户对我们的信任,这对我们而言是最重要的事情。”

了解 Aadvantic 如何使用 Fusion 360 开发复合材料。观看视频(2 分 03 秒)

Advantic 还通过高强度和高性能的复合材料建立信任,这些材料的使用寿命远长于传统材料。“我们可以生产与混凝土材质具有相同强度的型材,并且这些型材的重量可以比混凝土轻 50%、60%,甚至 75%。”Doudican 介绍到。“非常轻质的结构是建筑行业一个真正的机遇点,因为大量建筑成本与材料本身并无关联,而是与将材料运输至施工现场并安全地安装相关。”

浇筑聚合物是 Advantic 的最轻的混凝土备选方案,它通常不需要借助昂贵且危险的架空设备。Advantic 还开发专用聚合物混凝土结构,它比浇筑聚合物要重,用于铺设公共设施线路地下室和沟槽,因为它不受碱性腐蚀,也没有渗透性问题。“有了这些混凝土和钢铁替代方案,这些复合材料真正地扩充了承建商或工程师所使用的工具包。”Nielsen 说道。

Doudican 对此表示同意,同时其还指出,承建商在第一次使用 Advantic 的材料时仍可能会有些担忧。“不过当有钢铁建造者第一次对你说:‘哇,这东西太不可思议了,我们用肩膀就能把它扛着走!’ 或者是:‘比起传统材质,这些材质的安装速度要快三倍、五倍甚至十倍。’这种反馈会让你知道,你在走的道路是正确的。”他说道。

这条道路已经洋溢着对新材料的狂热,这在这种传统的行业中实属一项伟大功绩。“通过引入复合材料来改变建筑行业之中真正有趣的一点是看到人们如何快速地接受它,而这些人曾习惯于使用传统的钢铁、混凝土块砌筑和木质的工具包。”Nielsen 表示。“人们能迅速认识到其中的价值,这令人兴奋。”

 

本文的一个版本之前曾在 Redshift(英文)上刊登。

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