见过3D打印的铁路基础设施吗？可将碳足迹减少多达 50%

很明显，化石燃料驱动的交通未来会被取代，但更多的铁路基础设施与其使用的材料和能源一样“绿色”。目前正在建设中的英国第二条高速铁路网HS2可能会使用混凝土 3D 打印技术在现场建造混凝土板。它将该项目的碳足迹减少多达 50%。

SCS JV 将这项技术称为“Printfrastructure”，表示将使用移动混凝土 3D 打印机在现场 3D 打印铁路网络的元素，而不是通过公路运输预制板并通过起重机将其降低到位。这将允许在物理限制的空间内建造部件，防止传统方法所需的公共空间和道路的破坏，并使正常白天工作成为可能，而不是在火车停止时的夜间工作。

致力于该项目的是ChangeMaker3D，这是一家总部位于英国的公司，与增材建筑公司CyBe合作，后者开发了一种移动工业机械臂，可以存放公司自己的混凝土材料。ChangeMaker3D 将与材料专家Versarien合作，将石墨烯纳入 3D 打印过程。到目前为止，石墨烯的使用尚未用于增材建造，但项目团队表示，混凝土中含有只有几个原子厚的微观石墨烯链，就像岩石中的条纹一样，取代了传统的钢材，以帮助改善场地安全、更大的施工灵活性、更短的施工时间和更小的碳足迹。

据 SCS JV 称，这反过来将减少多达 50% 的碳足迹，部分原因是缺乏钢材、起重机和运货卡车。另一个有助于减少二氧化碳排放的因素是可以用 3D 打印制作的图案类型。与铸造不同，增材结构能够制造晶格结构，从而减少整体材料的使用。

许多研究表明，与汽车或航空运输相比，它的碳足迹往往要低得多。然而，在施工阶段，排放量可能会增加。研究显示，2018 年与钢铁和水泥生产相关的煤炭使用量连续两年增加，二氧化碳排放量因此上升。虽然高铁基础设施建设每公里每公里每年可产生 58 吨至 176 吨二氧化碳，但国际铁路联盟的一项分析表明，包括运营、轨道建设和机车车辆建设在内的高速铁路的碳足迹是大约比私家车或飞机运输少 14 到 16 倍。

然而，可以减少的温室气体量取决于电动火车的能源。据铁路技术公司称，西班牙和法国之间的高速列车使用可再生电能，碳足迹低，每行驶 100 公里，就可以减少约 15 公斤的二氧化碳排放。

HS2 还计划在其建筑工地使用替代燃料，包括氢能。如果 HS2 项目真的交付，那么即使是施工过程也可能使用更少的化石燃料。这可能是一个很大的“如果”。我们不仅要看到石墨烯可以融入 3D 打印过程，还要看到 HS2 项目真正走上正轨。在美国，像科赫兄弟这样的大型石油利益集团经常使高铁项目脱轨。在英国，HS2 的东段被攻击为“无法实现”。

对于那些认为铁路可能是交通脱碳解决方案的人，我们希望事实并非如此。HS2 添加剂成分的概念试验验证计划于 2022 年春季开始。与此同时，Changemaker 3D 还与英国政府合作，可能在该国3D 打印废水分配室。