Raqamli ishlab chiqarilgan yupqa shisha kompozit fasad panellarining prototiplari

Yupqa shishadan foydalanish qurilish sohasida turli vazifalarni bajarishga va'da beradi. Resurslardan samaraliroq foydalanishning ekologik afzalliklaridan tashqari, me'morlar dizayn erkinligining yangi darajalariga erishish uchun nozik shishadan foydalanishlari mumkin. Sendvich nazariyasiga asoslanib, moslashuvchan yupqa shisha 3D bosilgan ochiq hujayrali polimer yadrosi bilan birlashtirilib, juda qattiq va engil shaklda bo'lishi mumkin. kompozit elementlar. Ushbu maqolada sanoat robotlari yordamida yupqa shisha-kompozit fasad panellarini raqamli ishlab chiqarish bo'yicha tadqiqot urinishi keltirilgan. U zavoddan zavodga ish oqimlarini raqamlashtirish kontseptsiyasini, jumladan, kompyuter yordamida dizayn (SAPR), muhandislik (CAE) va ishlab chiqarishni (CAM) tushuntiradi. Tadqiqot raqamli tahlil vositalarini uzluksiz integratsiyalash imkonini beruvchi parametrik dizayn jarayonini namoyish etadi.
Bundan tashqari, ushbu jarayon nozik shisha kompozit panellarni raqamli ishlab chiqarish imkoniyatlari va qiyinchiliklarini ko'rsatadi. Katta formatli qo'shimchalar ishlab chiqarish, sirtga ishlov berish, yopishtirish va yig'ish jarayonlari kabi sanoat robot qo'li tomonidan amalga oshiriladigan ishlab chiqarish bosqichlarining ba'zilari bu erda tushuntirilgan. Nihoyat, birinchi marta kompozit panellarning mexanik xususiyatlarini chuqur tushunish eksperimental va raqamli tadqiqotlar va sirt yuk ostida kompozit panellarning mexanik xususiyatlarini baholash orqali qo'lga kiritildi. Raqamli dizayn va ishlab chiqarish ish jarayonining umumiy kontseptsiyasi, shuningdek, eksperimental tadqiqotlar natijalari shaklni aniqlash va tahlil qilish usullarini yanada integratsiya qilish, shuningdek, kelajakdagi tadqiqotlarda keng ko'lamli mexanik tadqiqotlar o'tkazish uchun asos bo'lib xizmat qiladi.
Raqamli ishlab chiqarish usullari an'anaviy usullarni o'zgartirish va yangi dizayn imkoniyatlarini taqdim etish orqali ishlab chiqarishni yaxshilashga imkon beradi [1]. An'anaviy qurilish usullari xarajat, asosiy geometriya va xavfsizlik nuqtai nazaridan materiallardan ortiqcha foydalanishga moyildir. Qurilishni zavodlarga ko'chirish, yangi dizayn usullarini amalga oshirish uchun modulli yig'ish va robototexnikadan foydalangan holda, materiallardan xavfsizlikni buzmasdan samarali foydalanish mumkin. Raqamli ishlab chiqarish bizga yanada xilma-xil, samarali va ambitsiyali geometrik shakllarni yaratish uchun dizayn tasavvurimizni kengaytirish imkonini beradi. Dizayn va hisoblash jarayonlari asosan raqamlashtirilgan bo'lsa-da, ishlab chiqarish va yig'ish hali ham an'anaviy usullarda asosan qo'lda amalga oshiriladi. Borgan sari murakkab bo'lgan erkin shakldagi tuzilmalarni engish uchun raqamli ishlab chiqarish jarayonlari tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda. Erkinlik va dizayn moslashuvchanligi istagi, ayniqsa jabhalar haqida gap ketganda, barqaror o'sib bormoqda. Vizual effektdan tashqari, erkin shakldagi jabhalar, masalan, membrana effektlaridan foydalanish orqali yanada samarali tuzilmalarni yaratishga imkon beradi [2]. Bundan tashqari, raqamli ishlab chiqarish jarayonlarining katta salohiyati ularning samaradorligi va dizaynni optimallashtirish imkoniyatidadir.
Ushbu maqola qo'shimchalar bilan ishlab chiqarilgan polimer yadro va yopishtirilgan ingichka shisha tashqi panellardan iborat innovatsion kompozit fasad panelini loyihalash va ishlab chiqarish uchun raqamli texnologiyadan qanday foydalanish mumkinligini o'rganadi. Yupqa shishadan foydalanish bilan bog'liq yangi me'moriy imkoniyatlarga qo'shimcha ravishda, ekologik va iqtisodiy mezonlar ham bino konvertini qurish uchun kamroq materialdan foydalanish uchun muhim turtki bo'ldi. Iqlim o'zgarishi, resurslar tanqisligi va kelajakda energiya narxining oshishi bilan shishadan oqilona foydalanish kerak. Elektron sanoatidan qalinligi 2 mm dan kam bo'lgan yupqa shishadan foydalanish fasadni engillashtiradi va xom ashyodan foydalanishni kamaytiradi.
Yupqa shishaning yuqori moslashuvchanligi tufayli u arxitektura ilovalari uchun yangi imkoniyatlar ochadi va shu bilan birga yangi muhandislik muammolarini keltirib chiqaradi [3,4,5,6]. Yupqa shishadan foydalangan holda fasad loyihalarini joriy qilish cheklangan bo'lsa-da, yupqa shisha qurilish muhandisligi va arxitektura tadqiqotlarida tobora ko'proq foydalanilmoqda. Yupqa shishaning elastik deformatsiyaga yuqori qobiliyati tufayli uni jabhada ishlatish mustahkamlangan konstruktiv echimlarni talab qiladi [7]. Egri geometriya [8] tufayli membrana effektidan foydalanishdan tashqari, inertsiya momentini polimer yadrosi va yopishtirilgan yupqa shisha tashqi varaqdan tashkil topgan ko'p qatlamli struktura ham oshirish mumkin. Ushbu yondashuv shishadan kamroq zichroq bo'lgan qattiq shaffof polikarbonat yadrosidan foydalanish tufayli va'da berdi. Ijobiy mexanik ta'sirga qo'shimcha ravishda, qo'shimcha xavfsizlik mezonlari bajarildi [9].
Keyingi tadqiqotda yondashuv xuddi shu kontseptsiyaga asoslanadi, lekin qo'shimchalar yordamida ishlab chiqarilgan ochiq gözenekli shaffof yadrodan foydalanadi. Bu geometrik erkinlikning yuqori darajasini va dizayn imkoniyatlarini, shuningdek, binoning jismoniy funktsiyalarini birlashtirishni kafolatlaydi [10]. Bunday kompozit panellar, ayniqsa, mexanik sinovlarda samarali ekanligini isbotladi [11] va ishlatiladigan shisha miqdorini 80% gacha kamaytirishga va'da beradi. Bu nafaqat talab qilinadigan resurslarni kamaytiradi, balki panellarning og'irligini sezilarli darajada kamaytiradi va shu bilan pastki tuzilmaning samaradorligini oshiradi. Ammo qurilishning yangi shakllari ishlab chiqarishning yangi shakllarini talab qiladi. Samarali tuzilmalar samarali ishlab chiqarish jarayonlarini talab qiladi. Raqamli dizayn raqamli ishlab chiqarishga hissa qo'shadi. Ushbu maqola sanoat robotlari uchun yupqa shisha kompozit panellarni raqamli ishlab chiqarish jarayonini o'rganishni taqdim etish orqali muallifning oldingi tadqiqotlarini davom ettiradi. Asosiy e'tibor ishlab chiqarish jarayonini avtomatlashtirishni oshirish uchun birinchi yirik formatli prototiplarning fayldan zavodga ish jarayonini raqamlashtirishga qaratilgan.
Kompozit panel (1-rasm) AM polimer yadrosiga o'ralgan ikkita yupqa shisha qoplamadan iborat. Ikki qism elim bilan bog'langan. Ushbu dizaynning maqsadi yukni butun qismga imkon qadar samarali taqsimlashdir. Bükme momentlari qobiqda normal stresslarni hosil qiladi. Yanal kuchlar yadro va yopishtiruvchi birikmalarda kesish kuchlanishlarini keltirib chiqaradi.
Sendvich strukturasining tashqi qatlami yupqa shishadan qilingan. Asos sifatida, soda-ohak silikat oynasi ishlatiladi. Maqsadli qalinligi < 2 mm bo'lsa, termal temperlash jarayoni joriy texnologik chegaraga etadi. Kimyoviy jihatdan mustahkamlangan aluminosilikat oynasi dizayn (masalan, sovuq buklangan panellar) yoki foydalanish [12] tufayli yuqori quvvat talab etilsa, ayniqsa mos deb hisoblanishi mumkin. Yorug'lik o'tkazuvchanligi va atrof-muhitni muhofaza qilish funktsiyalari kompozitlarda ishlatiladigan boshqa materiallarga nisbatan yaxshi tirnalgan qarshilik va nisbatan yuqori Young moduli kabi yaxshi mexanik xususiyatlar bilan to'ldiriladi. Kimyoviy jihatdan mustahkamlangan yupqa shisha uchun cheklangan o'lchamlar tufayli, birinchi yirik prototipni yaratish uchun to'liq temperli 3 mm qalinlikdagi soda-ohak oynasi panellari ishlatilgan.
Qo'llab-quvvatlovchi tuzilma kompozit panelning shaklli qismi sifatida qaraladi. Deyarli barcha atributlar unga ta'sir qiladi. Qo'shimcha ishlab chiqarish usuli tufayli u raqamli ishlab chiqarish jarayonining markazidir. Termoplastiklar eritish orqali qayta ishlanadi. Bu muayyan ilovalar uchun ko'p sonli turli polimerlardan foydalanish imkonini beradi. Asosiy elementlarning topologiyasi ularning vazifasiga qarab turli xil urg'u bilan loyihalashtirilishi mumkin. Shu maqsadda shakl dizayni quyidagi to'rtta dizayn toifasiga bo'linishi mumkin: konstruktiv dizayn, funktsional dizayn, estetik dizayn va ishlab chiqarish dizayni. Har bir turkum turli maqsadlarga ega bo'lishi mumkin, bu esa turli topologiyalarga olib kelishi mumkin.
Dastlabki o'rganish davomida ba'zi asosiy dizaynlar dizaynining muvofiqligi sinovdan o'tkazildi [11]. Mexanik nuqtai nazardan, giroskopning uch davrli minimal yadro yuzasi ayniqsa samarali. Bu nisbatan kam material sarfi bilan egilishga yuqori mexanik qarshilikni ta'minlaydi. Yuzaki hududlarda ko'paytiriladigan uyali asosiy tuzilmalarga qo'shimcha ravishda, topologiya boshqa shakllarni topish usullari bilan ham yaratilishi mumkin. Stress chizig'ini yaratish - eng past og'irlikda qattiqlikni optimallashtirishning mumkin bo'lgan usullaridan biri [13]. Biroq, sendvich konstruktsiyalarida keng qo'llaniladigan chuqurchalar tuzilishi ishlab chiqarish liniyasini rivojlantirish uchun boshlang'ich nuqta sifatida ishlatilgan. Ushbu asosiy shakl, ayniqsa asboblar yo'lini oson dasturlash orqali ishlab chiqarishda tez rivojlanishga olib keladi. Uning kompozit panellardagi xatti-harakati keng ko'lamda o'rganilgan [14, 15, 16] va tashqi ko'rinishi parametrlash orqali ko'p jihatdan o'zgartirilishi mumkin va boshlang'ich optimallashtirish tushunchalari uchun ham ishlatilishi mumkin.
Amaldagi ekstruziya jarayoniga qarab, polimerni tanlashda e'tiborga olish kerak bo'lgan ko'plab termoplastik polimerlar mavjud. Kichik o'lchamdagi materiallarning dastlabki dastlabki tadqiqotlari jabhada foydalanish uchun mos deb hisoblangan polimerlar sonini kamaytirdi [11]. Polikarbonat (PC) issiqlikka chidamliligi, ultrabinafsha nurlanishiga chidamliligi va yuqori qattiqligi tufayli istiqbolli hisoblanadi. Polikarbonatni qayta ishlash uchun zarur bo'lgan qo'shimcha texnik va moliyaviy investitsiyalar tufayli, birinchi prototiplarni ishlab chiqarish uchun etilen glikol bilan modifikatsiyalangan polietilen tereftalat (PETG) ishlatilgan. Issiqlik stressi va tarkibiy qismlarning deformatsiyasi xavfi past bo'lgan nisbatan past haroratlarda ishlov berish ayniqsa oson. Bu erda ko'rsatilgan prototip PIPG deb nomlangan qayta ishlangan PETG dan tayyorlangan. Material kamida 4 soat davomida 60 ° C da oldindan quritilgan va shisha tolasi 20% bo'lgan granulalarga ishlangan [17].
Yopishtiruvchi polimer yadro tuzilishi va yupqa shisha qopqoq o'rtasida mustahkam bog'lanishni ta'minlaydi. Kompozit panellar bükme yuklariga duchor bo'lganda, yopishtiruvchi birikmalar kesish kuchlanishiga duchor bo'ladi. Shuning uchun qattiqroq yopishtiruvchi afzallik beriladi va burilishni kamaytirishi mumkin. Shaffof elimlar, shuningdek, shaffof oynaga yopishtirilganda yuqori vizual sifatni ta'minlashga yordam beradi. Yopishtiruvchi vositani tanlashda yana bir muhim omil - ishlab chiqarish qobiliyati va avtomatlashtirilgan ishlab chiqarish jarayonlariga integratsiya. Bu erda moslashuvchan quritish vaqtlariga ega bo'lgan ultrabinafsha nurlanishiga chidamli yopishtiruvchi moddalar qoplama qatlamlarining joylashishini sezilarli darajada soddalashtirishi mumkin. Dastlabki sinovlar asosida bir qator yopishtiruvchi moddalar yupqa shisha kompozit panellar uchun yaroqliligi uchun sinovdan o'tkazildi [18]. Loctite® AA 3345™ ultrabinafsha nurlanishi bilan davolash mumkin bo'lgan akrilat [19] quyidagi jarayon uchun ayniqsa mos ekanligini isbotladi.
Qo'shimchalar ishlab chiqarish imkoniyatlaridan va yupqa oynaning moslashuvchanligidan foydalanish uchun butun jarayon raqamli va parametrik tarzda ishlashga mo'ljallangan. Grasshopper turli dasturlar orasidagi interfeyslardan qochib, vizual dasturlash interfeysi sifatida ishlatiladi. Barcha fanlar (muhandislik, muhandislik va ishlab chiqarish) operator tomonidan to'g'ridan-to'g'ri fikr-mulohazalar bilan bitta faylda bir-birini qo'llab-quvvatlaydi va to'ldiradi. Tadqiqotning ushbu bosqichida ish jarayoni hali ham ishlab chiqilmoqda va 2-rasmda ko'rsatilgan namunaga amal qiladi. Turli maqsadlarni fanlar doirasidagi toifalarga guruhlash mumkin.
Ushbu qog'ozda sendvich panellarni ishlab chiqarish foydalanuvchiga yo'naltirilgan dizayn va ishlab chiqarishni tayyorlash bilan avtomatlashtirilgan bo'lsa-da, individual muhandislik vositalarini integratsiya qilish va tasdiqlash to'liq amalga oshirilmagan. Fasad geometriyasining parametrik dizayni asosida binoning tashqi qobig'ini makro darajada (jabhada) va mezoda (jabha panellari) loyihalash mumkin. Ikkinchi bosqichda muhandislik teskari aloqa zanjiri parda devorlarini ishlab chiqarishning xavfsizligi va yaroqliligini, shuningdek hayotiyligini baholashga qaratilgan. Nihoyat, olingan panellar raqamli ishlab chiqarishga tayyor. Dastur ishlab chiqilgan yadro strukturasini mashinada o'qiladigan G-kodda qayta ishlaydi va uni qo'shimcha ishlab chiqarish, olib tashlashdan keyingi ishlov berish va shisha yopishtirish uchun tayyorlaydi.
Dizayn jarayoni ikki xil darajada ko'rib chiqiladi. Fasadlarning so'l shakli har bir kompozit panelning geometriyasiga ta'sir qilishiga qo'shimcha ravishda, yadro topologiyasining o'zi ham mezo darajada ishlab chiqilishi mumkin. Parametrik jabha modelidan foydalanganda, shakl va ko'rinishga 3-rasmda ko'rsatilgan slayderlar yordamida misol fasad bo'limlari ta'sir ko'rsatishi mumkin. Shunday qilib, umumiy sirt foydalanuvchi tomonidan belgilanadigan miqyosli sirtdan iborat bo'lib, uni nuqta attraktorlari yordamida deformatsiyalanishi va o'zgartirilishi mumkin. deformatsiyaning minimal va maksimal darajasini belgilash. Bu qurilish konvertlarini loyihalashda yuqori darajadagi moslashuvchanlikni ta'minlaydi. Biroq, bu erkinlik darajasi texnik va ishlab chiqarish cheklovlari bilan cheklanadi, keyinchalik ular muhandislik qismidagi algoritmlar tomonidan o'ynaydi.
Butun jabhaning balandligi va kengligidan tashqari, fasad panellarining bo'linishi aniqlanadi. Alohida fasad panellariga kelsak, ular mezo darajasida aniqroq aniqlanishi mumkin. Bu yadro strukturasining topologiyasiga, shuningdek, shisha qalinligiga ta'sir qiladi. Ushbu ikki o'zgaruvchi, shuningdek, panelning o'lchami mashinasozlik modellashtirish bilan muhim aloqaga ega. Butun makro va mezo darajasini loyihalash va ishlab chiqish struktura, funktsiya, estetika va mahsulot dizaynining to'rtta toifasida optimallashtirish nuqtai nazaridan amalga oshirilishi mumkin. Foydalanuvchilar ushbu hududlarga ustuvorlik berish orqali bino konvertining umumiy ko'rinishi va hissiyotini rivojlantirishlari mumkin.
Loyiha muhandislik qismi tomonidan qayta aloqa halqasi yordamida qo'llab-quvvatlanadi. Shu maqsadda 2-rasmda ko'rsatilgan optimallashtirish toifasida maqsadlar va chegara shartlari aniqlanadi. Ular texnik jihatdan mumkin bo'lgan, jismoniy jihatdan mustahkam va muhandislik nuqtai nazaridan qurilish uchun xavfsiz bo'lgan yo'laklarni ta'minlaydi, bu dizaynga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Bu to'g'ridan-to'g'ri Grasshopper-ga birlashtirilishi mumkin bo'lgan turli xil asboblar uchun boshlang'ich nuqtadir. Keyingi tadqiqotlarda mexanik xususiyatlarni chekli elementlar tahlili (FEM) yoki hatto analitik hisoblar yordamida baholash mumkin.
Bundan tashqari, quyosh radiatsiyasini o'rganish, ko'rish chizig'ini tahlil qilish va quyosh nuri davomiyligini modellashtirish kompozit panellarning qurilish fizikasiga ta'sirini baholashi mumkin. Dizayn jarayonining tezligi, samaradorligi va moslashuvchanligini haddan tashqari cheklamaslik kerak. Shunday qilib, bu erda olingan natijalar dizayn jarayoniga qo'shimcha yo'l-yo'riq va yordam berish uchun ishlab chiqilgan va loyihalash jarayoni oxirida batafsil tahlil va asoslash o'rnini bosa olmaydi. Ushbu strategik reja tasdiqlangan natijalar uchun keyingi toifali tadqiqotlar uchun asos yaratadi. Masalan, har xil yuk va qo'llab-quvvatlash sharoitida kompozit panellarning mexanik harakati haqida hali juda kam narsa ma'lum.
Dizayn va muhandislik tugallangach, model raqamli ishlab chiqarishga tayyor. Ishlab chiqarish jarayoni to'rtta kichik bosqichga bo'linadi (4-rasm). Birinchidan, asosiy struktura katta hajmdagi robotlashtirilgan 3D bosib chiqarish uskunasi yordamida qo'shimcha ravishda ishlab chiqarilgan. Keyin sirt yaxshi yopishtirish uchun zarur bo'lgan sirt sifatini yaxshilash uchun bir xil robotli tizim yordamida frezalanadi. Frezelemedan so'ng, yopishtiruvchi bosim va frezalash jarayoni uchun ishlatiladigan bir xil robot tizimiga o'rnatilgan maxsus ishlab chiqilgan dozalash tizimi yordamida yadro strukturasi bo'ylab qo'llaniladi. Nihoyat, shisha o'rnatiladi va yopishtirilgan bo'g'inning ultrabinafsha nurlanishidan oldin yotqiziladi.
Qo'shimcha ishlab chiqarish uchun asosiy strukturaning aniqlangan topologiyasi CNC mashina tiliga (GCode) tarjima qilinishi kerak. Bir xil va yuqori sifatli natijalarga erishish uchun maqsad har bir qatlamni ekstruder nozulini tushmasdan chop etishdir. Bu harakatning boshida va oxirida kiruvchi ortiqcha bosimning oldini oladi. Shuning uchun, foydalanilayotgan hujayra namunasi uchun uzluksiz traektoriya yaratish skripti yozilgan. Bu bir xil boshlang'ich va tugatish nuqtalari bilan parametrik uzluksiz poliliniyani yaratadi, u dizayn bo'yicha tanlangan panel o'lchamiga, uyalar soni va o'lchamiga moslashadi. Bundan tashqari, asosiy strukturaning istalgan balandligiga erishish uchun chiziqlarni yotqizishdan oldin chiziq kengligi va chiziq balandligi kabi parametrlarni belgilash mumkin. Skriptning keyingi bosqichi G-kod buyruqlarini yozishdir.
Bu joylashishni aniqlash va ekstruziya hajmini nazorat qilish uchun boshqa tegishli o'qlar kabi qo'shimcha mashina ma'lumotlari bilan chiziqdagi har bir nuqtaning koordinatalarini yozish orqali amalga oshiriladi. Olingan G-kod keyinchalik ishlab chiqarish mashinalariga o'tkazilishi mumkin. Ushbu misolda chiziqli relsdagi Comau NJ165 sanoat robot qo'li G-kodi bo'yicha CEAD E25 ekstruderini boshqarish uchun ishlatiladi (5-rasm). Birinchi prototipda shisha tolasi 20% bo'lgan postindustrial PETG ishlatilgan. Mexanik sinov nuqtai nazaridan maqsadli o'lcham qurilish sanoatining o'lchamiga yaqin, shuning uchun asosiy elementning o'lchamlari 6 × 4 chuqurchalar hujayralari bilan 1983 × 876 mm. 6 mm va 2 mm balandlikda.
Dastlabki sinovlar shuni ko'rsatdiki, yopishtiruvchi va 3D bosib chiqarish qatroni o'rtasida uning sirt xususiyatlariga qarab yopishqoqlik kuchida farq bor. Buning uchun qo'shimcha ishlab chiqarish sinov namunalari shishaga yopishtiriladi yoki laminatlanadi va kuchlanish yoki kesishga duchor bo'ladi. Polimer sirtini frezalash orqali dastlabki mexanik ishlov berish jarayonida mustahkamlik sezilarli darajada oshdi (6-rasm). Bundan tashqari, u yadroning tekisligini yaxshilaydi va ortiqcha ekstruziyadan kelib chiqadigan nuqsonlarni oldini oladi. Bu yerda ishlatiladigan UV nuriga chidamli LOCTITE® AA 3345™ [19] akrilat ishlov berish sharoitlariga sezgir.
Bu ko'pincha bog'lanish sinovi namunalari uchun yuqori standart og'ishlarga olib keladi. Qo'shimchalar ishlab chiqarilgandan so'ng, yadro tuzilishi profil frezalash mashinasida frezalangan. Ushbu operatsiyani bajarish uchun zarur bo'lgan G-kod 3D bosib chiqarish jarayoni uchun allaqachon yaratilgan asboblar yo'llaridan avtomatik ravishda yaratiladi. Yadro tuzilishi mo'ljallangan yadro balandligidan biroz balandroq chop etilishi kerak. Ushbu misolda 18 mm qalinlikdagi yadro tuzilishi 14 mm gacha qisqartirildi.
Ishlab chiqarish jarayonining bu qismi to'liq avtomatlashtirish uchun katta muammo hisoblanadi. Yopishtiruvchi vositalardan foydalanish mashinalarning aniqligi va aniqligiga yuqori talablarni qo'yadi. Pnevmatik dozalash tizimi yopishqoqni yadro tuzilishi bo'ylab qo'llash uchun ishlatiladi. U robot tomonidan belgilangan asbob yo'liga muvofiq frezalash yuzasi bo'ylab boshqariladi. An'anaviy tarqatish uchini cho'tka bilan almashtirish ayniqsa foydali ekanligi ma'lum bo'ldi. Bu past viskoziteli yopishtiruvchi moddalarni hajm bo'yicha bir xilda tarqatish imkonini beradi. Bu miqdor tizimdagi bosim va robotning tezligi bilan belgilanadi. Kattaroq aniqlik va yuqori ulanish sifati uchun 200 dan 800 mm / min gacha bo'lgan past harakat tezligiga afzallik beriladi.
O'rtacha viskozitesi 1500 mPa * s bo'lgan akrilat polimer yadrosining devoriga 6 mm kenglikdagi ichki diametri 0,84 mm va cho'tkaning kengligi 5 bo'lgan dozalash cho'tkasi yordamida 0,3 dan 0,6 mbargacha bo'lgan bosim ostida qo'llangan. mm. Keyin yopishtiruvchi substrat yuzasiga tarqaladi va sirt tarangligi tufayli 1 mm qalinlikdagi qatlam hosil qiladi. Yopishqoq qalinligini aniq aniqlashni hali avtomatlashtirish mumkin emas. Jarayonning davomiyligi yopishtiruvchi tanlash uchun muhim mezondir. Bu erda ishlab chiqarilgan yadro tuzilishi 26 m yo'l uzunligi va shuning uchun 30 dan 60 minutgacha qo'llash vaqtiga ega.
Yopishqoqni qo'llaganingizdan so'ng, ikki oynali oynani joyiga o'rnating. Materialning past qalinligi tufayli, yupqa shisha allaqachon o'z og'irligi bilan kuchli deformatsiyalangan va shuning uchun iloji boricha tekis joylashtirilishi kerak. Buning uchun vaqt bo'yicha disperslangan so'rg'ichli pnevmatik shisha so'rg'ichlar ishlatiladi. U komponentga kran yordamida joylashtiriladi va kelajakda robotlar yordamida to'g'ridan-to'g'ri joylashtirilishi mumkin. Shisha plastinka yopishqoq qatlamda yadro yuzasiga parallel ravishda joylashtirildi. Engil vazn tufayli qo'shimcha shisha plastinka (qalinligi 4 dan 6 mm gacha) undagi bosimni oshiradi.
Natijada, asosiy struktura bo'ylab shisha sirtini to'liq namlash kerak, chunki ko'rinadigan rang farqlarining dastlabki vizual tekshiruvidan kelib chiqadi. Qo'llash jarayoni yakuniy bog'langan birikmaning sifatiga ham sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin. Bog'langandan so'ng, shisha panellar harakatlanmasligi kerak, chunki bu shisha ustida ko'rinadigan yopishtiruvchi qoldiqlarga va haqiqiy yopishtiruvchi qatlamdagi nuqsonlarga olib keladi. Nihoyat, yopishtiruvchi 365 nm to'lqin uzunligida UV nurlanishi bilan davolanadi. Buning uchun 6 mVt / sm2 quvvat zichligi bo'lgan UV chiroq asta-sekin 60 soniya davomida butun yopishtiruvchi yuzadan o'tadi.
Bu erda muhokama qilingan qo'shimchalar bilan ishlab chiqarilgan polimer yadroli engil va moslashtirilgan nozik shisha kompozit panellar kontseptsiyasi kelajakdagi jabhalarda foydalanish uchun mo'ljallangan. Shunday qilib, kompozit panellar amaldagi standartlarga mos kelishi va xizmat ko'rsatish chegarasi holatlari (SLS), yakuniy quvvat chegarasi holatlari (ULS) va xavfsizlik talablariga javob berishi kerak. Shuning uchun kompozit panellar xavfsiz, kuchli va qattiq bo'lishi kerak, buzilmasdan yoki haddan tashqari deformatsiyalarsiz yuklarga (masalan, sirt yuklari) bardosh bera oladi. Oldin ishlab chiqarilgan yupqa shisha kompozit panellarning mexanik ta'sirini tekshirish uchun (Mexanik sinov bo'limida tavsiflanganidek), ular keyingi bo'limda tavsiflanganidek, shamol yuki sinovlaridan o'tkazildi.
Jismoniy sinovning maqsadi shamol yuklari ostida tashqi devorlarning kompozit panellarining mexanik xususiyatlarini o'rganishdir. Shu maqsadda, yuqorida tavsiflanganidek, Henkel Loctite AA 3345 yopishtiruvchi yordamida 3 mm qalinlikdagi to'liq temperli shisha tashqi qatlam va 14 mm qalinlikdagi qo'shimcha ishlab chiqarilgan yadrodan (PIPG-GF20 dan) iborat kompozit panellar ishlab chiqarilgan (chapdagi 7-rasm). )). . Keyin kompozit panellar yog'och qo'llab-quvvatlash ramkasiga metall vintlar bilan biriktiriladi, ular yog'och ramka orqali va asosiy strukturaning yon tomonlariga o'tadi. Perimetr atrofida chiziqli qo'llab-quvvatlash shartlarini iloji boricha yaqinroq takrorlash uchun panelning perimetri bo'ylab 30 vint (7-rasmda chapdagi qora chiziqqa qarang).
Keyin kompozit panel orqasida shamol bosimi yoki shamol assimilyatsiya qilish orqali sinov ramkasi tashqi sinov devoriga muhrlangan (7-rasm, yuqori o'ng). Raqamli korrelyatsiya tizimi (DIC) ma'lumotlarni yozib olish uchun ishlatiladi. Buning uchun kompozit panelning tashqi oynasi marvarid shovqin naqsh bilan bosilgan nozik elastik varaq bilan qoplangan (7-rasm, pastki o'ng). DIC butun shisha yuzasida barcha o'lchov nuqtalarining nisbiy holatini qayd etish uchun ikkita kameradan foydalanadi. Bir soniyada ikkita rasm yozib olindi va baholash uchun foydalanildi. Kompozit panellar bilan o'ralgan kameradagi bosim ventilyator yordamida 1000 Pa qadamlar bilan maksimal 4000 Pa qiymatiga qadar oshiriladi, shuning uchun har bir yuk darajasi 10 soniya davomida saqlanadi.
Tajribaning jismoniy o'rnatilishi ham bir xil geometrik o'lchamlarga ega bo'lgan raqamli model bilan ifodalanadi. Buning uchun Ansys Mechanical raqamli dasturidan foydalaniladi. Yadro strukturasi shisha uchun 20 mm tomonlari bo'lgan SOLID 185 olti burchakli elementlardan va 3 mm tomonli SOLID 187 tetraedral elementlardan foydalangan holda geometrik to'r edi. Modellashtirishni soddalashtirish uchun, tadqiqotning ushbu bosqichida, bu erda ishlatiladigan akrilat ideal darajada qattiq va ingichka bo'lib, shisha va yadro materiali o'rtasidagi qattiq bog'lanish sifatida aniqlanadi.
Kompozit panellar yadrodan tashqarida to'g'ri chiziqda o'rnatiladi va shisha paneli 4000 Pa sirt bosimi yukiga duchor bo'ladi. Modellashtirishda geometrik nochiziqliklar hisobga olingan bo'lsa-da, bu bosqichda faqat chiziqli material modellari ishlatilgan. o'rganish. Bu shishaning chiziqli elastik ta'siri uchun (E = 70 000 MPa) to'g'ri taxmin bo'lsa-da, (viskoelastik) polimer yadro materialini ishlab chiqaruvchining ma'lumotlar varag'iga ko'ra [17], chiziqli qattiqlik E = 8245 MPa. joriy tahlil jiddiy ko'rib chiqilishi kerak va kelajakdagi tadqiqotlarda o'rganiladi.
Bu erda keltirilgan natijalar asosan 4000 Pa (=ˆ4kN/m2) gacha bo'lgan maksimal shamol yuklarida deformatsiyalar uchun baholanadi. Buning uchun DIC usuli bilan yozilgan tasvirlar raqamli simulyatsiya (FEM) natijalari bilan taqqoslandi (8-rasm, pastki o'ng). FEMda chekka mintaqadagi "ideal" chiziqli tayanchlar (ya'ni, panel perimetri) bilan 0 mm ideal umumiy kuchlanish hisoblangan bo'lsa-da, DICni baholashda chekka hududning jismoniy siljishi hisobga olinishi kerak. Bu o'rnatish bardoshliklari va sinov ramkasining deformatsiyasi va uning muhrlari bilan bog'liq. Taqqoslash uchun, chekka mintaqadagi o'rtacha siljish (8-rasmdagi oq chiziq) panelning markazidagi maksimal siljishdan ayirildi. DIC va FEA tomonidan aniqlangan siljishlar 1-jadvalda taqqoslanadi va 8-rasmning yuqori chap burchagida grafik ko'rsatilgan.
Eksperimental modelning to'rtta qo'llaniladigan yuk darajasi baholash uchun nazorat nuqtalari sifatida ishlatilgan va FEMda baholangan. Kompozit plastinkaning yuklanmagan holatda maksimal markaziy siljishi 2,18 mm da 4000 Pa yuk darajasida DIC o'lchovlari bilan aniqlandi. Pastroq yuklarda (2000 Pa gacha) FEA siljishlari hali ham eksperimental qiymatlarni aniq takrorlashi mumkin bo'lsa-da, yuqori yuklarda kuchlanishning chiziqli bo'lmagan o'sishini aniq hisoblash mumkin emas.
Biroq, tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, kompozit panellar kuchli shamol yuklariga bardosh bera oladi. Yengil panellarning yuqori qattiqligi ayniqsa ajralib turadi. Kirxgof plitalarining chiziqli nazariyasiga asoslangan analitik hisoblar yordamida [20], 4000 Pa da 2,18 mm deformatsiya bir xil chegara sharoitida qalinligi 12 mm bo'lgan bitta shisha plastinkaning deformatsiyasiga to'g'ri keladi. Natijada, ushbu kompozit paneldagi shisha qalinligi (ishlab chiqarishda energiya talab qiladigan) 2 x 3 mm shishagacha kamayishi mumkin, bu esa materialni 50% tejash imkonini beradi. Panelning umumiy og'irligini kamaytirish montaj nuqtai nazaridan qo'shimcha imtiyozlar beradi. 30 kg kompozit panelni ikki kishi osonlik bilan boshqarishi mumkin bo'lsa-da, an'anaviy 50 kg shisha paneli xavfsiz harakatlanishi uchun texnik yordam talab qiladi. Mexanik xatti-harakatni to'g'ri ifodalash uchun kelgusi tadqiqotlarda batafsilroq raqamli modellar talab qilinadi. Cheklangan elementlar tahlilini polimerlar uchun yanada kengroq chiziqli bo'lmagan material modellari va yopishtiruvchi bog'lanish modellari bilan yanada yaxshilash mumkin.
Raqamli jarayonlarni ishlab chiqish va takomillashtirish qurilish sohasida iqtisodiy va ekologik ko'rsatkichlarni yaxshilashda asosiy rol o'ynaydi. Bundan tashqari, fasadlarda yupqa shishadan foydalanish energiya va resurslarni tejashni va'da qiladi va arxitektura uchun yangi imkoniyatlar ochadi. Biroq, shishaning kichik qalinligi tufayli oynani etarli darajada mustahkamlash uchun yangi dizayn echimlari talab qilinadi. Shu sababli, ushbu maqolada taqdim etilgan tadqiqot yupqa shishadan tayyorlangan kompozit panellar va biriktirilgan mustahkamlangan 3D bosilgan polimer yadroli tuzilmalarni o'rganadi. Loyihalashdan tortib to ishlab chiqarishgacha bo‘lgan barcha ishlab chiqarish jarayoni raqamlashtirilgan va avtomatlashtirilgan. Grasshopper yordamida kelajakdagi jabhalarda yupqa shisha kompozit panellardan foydalanish imkonini beruvchi fayldan zavodga ish jarayoni ishlab chiqildi.
Birinchi prototipning ishlab chiqarilishi robot ishlab chiqarishning maqsadga muvofiqligi va qiyinchiliklarini namoyish etdi. Qo'shimchalar va olib tashlash vositalarini ishlab chiqarish allaqachon yaxshi integratsiyalashgan bo'lsa-da, to'liq avtomatlashtirilgan yopishtiruvchi qo'llash va yig'ish, ayniqsa, kelajakdagi tadqiqotlarda hal qilinishi kerak bo'lgan qo'shimcha muammolarni keltirib chiqaradi. Dastlabki mexanik sinovlar va ular bilan bog'liq chekli elementlarni o'rganish modellashtirish orqali, engil va yupqa shisha tolali panellar, hatto haddan tashqari shamol yuki sharoitida ham, mo'ljallangan jabhada qo'llanilishi uchun etarli darajada egilish qattiqligini ta'minlashi ko'rsatildi. Mualliflarning davom etayotgan izlanishlari fasad ilovalari uchun raqamli ishlab chiqarilgan yupqa shisha kompozit panellarning imkoniyatlarini yanada o'rganadi va ularning samaradorligini namoyish etadi.
Mualliflar ushbu tadqiqot ishi bilan bog'liq barcha qo'llab-quvvatlovchilarga minnatdorchilik bildiradilar. Ekstruder va frezalash moslamasi bilan manipulyator sotib olish uchun moliyaviy resurslarni ta'minlash uchun №-sonli grant shaklida Evropa Ittifoqi mablag'laridan moliyalashtirilgan EFRE SAB moliyalashtirish dasturi tufayli. 100537005. Bundan tashqari, AiF-ZIM Glasfur3D tadqiqot loyihasini (grant raqami ZF4123725WZ9) Glaswerkstätten Glas Ahne bilan hamkorlikda moliyalashtirgani uchun e'tirof etildi, bu esa ushbu tadqiqot ishiga katta yordam ko'rsatdi. Nihoyat, Fridrix Siemens laboratoriyasi va uning hamkorlari, ayniqsa Feliks Xegevald va talaba yordamchisi Jonatan Xolzerr, ushbu maqola uchun asos bo'lgan ishlab chiqarish va jismoniy sinovlarning texnik yordami va amalga oshirilishini tan oladilar.