嗨，我是 Johannes König，BK Pipecheck 的一名工程师。我的工作侧重点是保障污水压力管道的可靠性，这一基础设施中至关重要却常被忽视的环节。我的工程学背景与问题解决能力将我引入这一领域，并致力于研发实用解决方案以预防代价高昂的维修与系统故障。
在先前的研究项目中，我与德国奥格斯堡工业大学的团队共同开发了一套具有法律约束力的污水压力管道测试规程。在对多家运营商的污水管网进行现场压力测试时，我们发现一个重大问题：近 50% 压力管道的端部处于无法密封的状态。鉴于压力管道约占整个污水系统的 10%，这一问题影响重大——若管道无法有效密封，可能需整体更换检修井结构，这一过程成本高昂且耗时漫长。
这一发现促使我研发一种能够快速、以低成本密封压力管道的通用接头，避免不必要的基础设施更换。
通用接头原型设计
开发通用解决方案
为实现易用性，该通用接头需作为多功能通用解决方案，无缝适配不同尺寸与材质的管道——这也是研发过程中最大的挑战。此外，污水环境极其严苛——持续的污水流动、化学腐蚀与高机械载荷意味着任何解决方案必须兼具耐久性且易于安装。由于污水总是在持续流动，安装过程需快速可靠，同时干扰最小。
我们的开发流程始于对潜在形状与密封方法的广泛头脑风暴。3D 打印在此阶段发挥关键作用，使我们能在确定最终生产材料前快速测试不同设计方案。由于最终材料在早期原型阶段成本过高且耗时，我们专注于内部制作小比例测试模型，再通过 Xometry 择幂科技生产大尺寸原型以确保便捷与精度。
改进设计并选择正确材料
我们与奥格斯堡工业大学合作，通过学生项目组启动了对通用接头最佳材料与粘合剂的研发。粘接是极具挑战性的环节，需确保从铸铁、纤维水泥到 PVC 与 PE（聚乙烯）等常见材料均具备粘接适配性。塑料材料尤其难以粘接，因其表面光滑特性导致界面结合力不足。连接的耐久性与粘合剂的均匀分布对长期性能至关重要。为模拟真实工况条件，我们采用 1:1 比例打印模型以复现实际安装场景。
拉力测试样本粘合
粘接拉力测试
通过多次迭代优化，我们改进了接头的形状、密封方式与安装流程。最新设计原型配有精确定位垫片，并已通过透明管道测试验证粘接与密封效能。
各种 3D 打印原型
带有粘接管代的各种 3D 打印原型
原型被设计为便于向管道后方间隙注入粘接剂，从而实现可靠粘接
扩大规模，适应未来
3D 打印在原型开发和测试中发挥了关键作用，而我们下一步将转向 CNC 加工与注塑成型以实现量产。这些方法将帮助我们实现所需的强度、耐久度与规模化生产能力，从而满足实际污水管网大规模应用的需求。我们已与多家管网运营商建立联系，其对此项技术开发表现出浓厚兴趣。此外，我们正与目前采用传统封堵工艺的污水压力管道施工企业展开合作洽谈。我们的开发方案必须在成本与安装效率上匹配或超越现有解决方案。
展望未来，我们将持续测试并优化设计，以实现通用接头市场化应用的目标。此项创新有望显著降低污水运营商的成本——并通过水费中包含的管网维护费用间接惠及公众，同时减少不必要的基础设施更换。
经验总结与对创新者的建议
本项目最重要的经验之一是认识到迭代与灵活性的重要之处。没有哪种解决方案从一开始就是完美无缺的——每个原型、失败与调整都让我们更接近理想产品。我对应对类似工程挑战的创新者有以下建议：拥抱快速原型开发、善用专家协作，并对可能改良设计的意外发现保持开放态度。
在 BK Pipecheck，我们致力于让污水处理基础设施更高效、可靠且更具成本效益，并期待见证这一通用接头对行业的实质性影响。