Истифодаи шишаи тунук ваъда медихад, ки дар индустрияи бинокорй вазифахои гуногун ичро карда шаванд. Илова бар манфиатҳои экологии истифодаи самараноки захираҳо, меъморон метавонанд барои ноил шудан ба дараҷаҳои нави озодии тарроҳӣ шишаи тунукро истифода баранд. Бар асоси назарияи сэндвич, шишаи тунуки чандирро бо ядрои полимерии кушодаи ҳуҷайраи 3D чопшуда муттаҳид карда, хеле сахт ва сабукро ташкил дод.
унсурҳои таркибӣ. Ин мақола як кӯшиши иктишофӣ дар истеҳсоли рақамии панелҳои лоғар аз шишаи таркибӣ бо истифода аз роботҳои саноатӣ мебошад. Он мафҳуми рақамикунонии равандҳои кории завод ба заводро, аз ҷумла тарроҳии компютерӣ (CAD), муҳандисӣ (CAE) ва истеҳсолот (CAM) шарҳ медиҳад. Тадқиқот як раванди тарҳрезии параметриро нишон медиҳад, ки имкон медиҳад ҳамгироии бефосилаи абзорҳои таҳлили рақамӣ.
Илова бар ин, ин раванд потенсиал ва мушкилоти истеҳсоли панелҳои композитии тунуки шишагинро ба таври рақамӣ нишон медиҳад. Баъзе аз қадамҳои истеҳсолие, ки аз ҷониби дастони роботҳои саноатӣ иҷро карда мешаванд, ба монанди истеҳсоли иловаҳои формати калон, коркарди рӯизаминӣ, ҷараёнҳои ширеш ва васлкунӣ дар ин ҷо шарҳ дода шудаанд. Ниҳоят, бори аввал дарки амиқи хосиятҳои механикии панелҳои композитӣ тавассути таҳқиқоти таҷрибавӣ ва ададӣ ва баҳодиҳии хосиятҳои механикии панелҳои композитӣ дар зери бори рӯизаминӣ гирифта шуд. Консепсияи умумии тарроҳии рақамӣ ва ҷараёни кории истеҳсолӣ, инчунин натиҷаҳои таҳқиқоти таҷрибавӣ барои ҳамгироии минбаъдаи усулҳои муайян ва таҳлили шакл, инчунин барои гузаронидани таҳқиқоти васеи механикӣ дар таҳқиқоти оянда замина фароҳам меорад.
Усулҳои истеҳсоли рақамӣ ба мо имкон медиҳанд, ки истеҳсолотро тавассути табдил додани усулҳои анъанавӣ ва фароҳам овардани имкониятҳои нави тарроҳӣ такмил диҳем [1]. Усулҳои анъанавии сохтмон одатан аз ҷиҳати арзиш, геометрияи асосӣ ва бехатарӣ маводро аз ҳад зиёд истифода мебаранд. Бо кӯчонидани сохтмон ба корхонаҳо, бо истифода аз панелҳои модулӣ ва робототехника барои татбиқи усулҳои нави тарҳрезӣ, масолеҳро бидуни осеб ба бехатарӣ самаранок истифода бурдан мумкин аст. Истеҳсоли рақамӣ ба мо имкон медиҳад, ки тасаввуроти тарроҳии худро васеъ кунем, то шаклҳои геометрии бештар гуногун, муассир ва шӯҳратпараст эҷод кунем. Гарчанде ки равандҳои тарроҳӣ ва ҳисобкунӣ асосан рақамӣ шудаанд, истеҳсол ва васлкунӣ ҳоло ҳам асосан бо усулҳои анъанавӣ дастӣ анҷом дода мешаванд. Барои мубориза бо сохторҳои мураккаби шакли озод, равандҳои истеҳсолии рақамӣ аҳамияти бештар пайдо мекунанд. Хоҳиши озодӣ ва чандирии тарроҳӣ, хусусан вақте ки сухан дар бораи фасадҳо меравад, мунтазам меафзояд. Ба ғайр аз эффекти визуалӣ, фасадҳои шакли озод инчунин ба шумо имкон медиҳанд, ки сохторҳои самараноктар эҷод кунед, масалан, тавассути истифодаи эффектҳои мембрана [2]. Илова бар ин, потенсиали бузурги равандҳои истеҳсолии рақамӣ дар самаранокии онҳо ва имкони оптимизатсияи тарроҳӣ вобаста аст.
Ин мақола меомӯзад, ки чӣ гуна технологияи рақамиро барои тарроҳӣ ва истеҳсоли панели инноватсионии фасадӣ, ки аз ядрои полимерии ба таври илова сохташуда ва панелҳои тунуки шишаи берунии пайвастшуда истифода бурдан мумкин аст. Илова ба имкониятҳои нави меъмории марбут ба истифодаи шишаи борик, меъёрҳои экологӣ ва иқтисодӣ низ ангезаҳои муҳим барои истифодаи камтари мавод барои сохтани лифофаи бино буданд. Бо тағирёбии иқлим, нарасидани захираҳо ва болоравии нархи энергия дар оянда, шиша бояд оқилонатар истифода шавад. Истифодаи шишаи тунук, ки аз саноати электроника гафсаш камтар аз 2 мм аст, фасадро сабук мегардонад ва сарфи ашьёи хомро кам мекунад.
Аз сабаби чандирии баланди шишаи борик, он барои татбиқи меъморӣ имкониятҳои нав мекушояд ва ҳамзамон мушкилоти нави муҳандисиро ба миён меорад [3,4,5,6]. Дар ҳоле ки татбиқи кунунии лоиҳаҳои фасадӣ бо истифода аз шишаи тунук маҳдуд аст, шишаи борик дар муҳандисии шаҳрвандӣ ва меъморӣ бештар истифода мешавад. Аз сабаби қобилияти баланди шишаи борик ба деформатсияи чандирӣ, истифодаи он дар фасадҳо ҳалли мустаҳками сохториро талаб мекунад [7]. Илова ба истифодаи эффекти мембрана аз ҳисоби геометрияи каҷ [8], моменти инерсияро инчунин бо сохтори бисёрқабата, ки аз ядрои полимерӣ ва варақи тунуки шишаи часпакшуда иборат аст, зиёд кардан мумкин аст. Ин равиш аз ҳисоби истифодаи ядрои поликарбонати сахти шаффоф, ки нисбат ба шиша зичтар аст, ваъда дод. Илова ба амали механикии мусбат, меъёрҳои иловагии бехатарӣ риоя карда шуданд [9].
Муносибат дар таҳқиқоти зерин ба ҳамон консепсия асос ёфтааст, аммо бо истифода аз ядрои шаффоф, ки ба таври илова сохташуда сохта шудааст. Ин дараҷаи баланди озодии геометрӣ ва имкониятҳои тарҳрезӣ, инчунин ҳамгироии функсияҳои физикии биноро кафолат медиҳад [10]. Чунин панелҳои таркибӣ махсусан дар озмоиши механикӣ самаранокии худро исбот карданд [11] ва ваъда медиҳанд, ки миқдори шишаи истифодашударо то 80% кам мекунанд. Ин на танхо захирахои заруриро кам мекунад, балки вазни панельхоро хеле кам мекунад ва бо хамин самараи зерсохторро зиёд мекунад. Аммо шаклхои нави сохтмон шаклхои нави истехсолотро талаб мекунанд. Сохторҳои самаранок равандҳои самараноки истеҳсолиро талаб мекунанд. Тарҳрезии рақамӣ ба истеҳсоли рақамӣ мусоидат мекунад. Ин мақола таҳқиқоти қаблии муаллифро бо пешниҳоди омӯзиши раванди истеҳсоли рақамии панелҳои композитии шишагии тунук барои роботҳои саноатӣ идома медиҳад. Таваҷҷӯҳ ба рақамикунонии ҷараёни кории файл ба завод аз аввалин прототипҳои формати калон барои баланд бардоштани автоматикунонии раванди истеҳсолот нигаронида шудааст.
Панели таркибӣ (Расми 1) аз ду қабати шишагии борик иборат аст, ки дар атрофи ядрои полимерии AM печонида шудаанд. Ду қисм бо ширеш пайваст карда мешаванд. Мақсади ин тарҳ тақсим кардани сарборӣ дар тамоми қисмат то ҳадди имкон самаранок аст. Лаҳзаҳои печидан дар қабат фишорҳои муқаррариро ба вуҷуд меоранд. Қувваҳои паҳлӯӣ боиси фишорҳои буридан дар буғумҳои аслӣ ва илтиёмӣ мешаванд.
Дар қабати берунии сохтори сэндвич аз шишаи тунук сохта шудааст. Аслан шишаи силикатии сода-охак истифода мешавад. Бо ғафсии мақсаднок < 2 мм, раванди гармкунии гармӣ ба ҳадди ниҳоии технологии ҷорӣ мерасад. Шишаи алюминосиликатии аз ҷиҳати химиявӣ мустаҳкамшуда махсусан мувофиқ ҳисобида мешавад, агар аз сабаби тарҳрезӣ (масалан, панелҳои қабати хунук) ё истифода қувваи баландтар талаб карда шавад [12]. Функсияҳои интиқоли нур ва ҳифзи муҳити зист бо хосиятҳои хуби механикӣ, ба монанди муқовимати хуб ба харошидан ва модули нисбатан баланди Young дар муқоиса бо дигар маводҳои дар таркиб истифодашаванда мукаммал карда мешаванд. Аз сабаби андозаи маҳдуде, ки барои шишаи тунуки аз ҷиҳати кимиёвӣ мустаҳкамшуда мавҷуд аст, барои сохтани аввалин прототипи миқёси калон панелҳои шишаи 3 мм ғафси содаи оҳакӣ истифода шуданд.
Сохтори дастгирӣ ҳамчун як қисми шакли панели таркибӣ ҳисобида мешавад. Қариб ҳамаи хусусиятҳо аз он таъсир мерасонанд. Бо шарофати усули истеҳсоли иловагӣ, он инчунин маркази раванди истеҳсоли рақамӣ мебошад. Термопластика бо роҳи омехта коркард карда мешавад. Ин имкон медиҳад, ки миқдори зиёди полимерҳои гуногун барои барномаҳои мушаххас истифода шаванд. Топологияи элементҳои асосиро вобаста ба вазифаи онҳо бо диққати гуногун тарҳрезӣ кардан мумкин аст. Бо ин мақсад, тарҳрезии шаклро метавон ба чаҳор категорияи тарроҳии зерин тақсим кард: тарҳи сохторӣ, тарҳи функсионалӣ, тарҳи эстетикӣ ва тарҳрезии истеҳсолӣ. Ҳар як категория метавонад ҳадафҳои гуногун дошта бошад, ки метавонад ба топологияҳои гуногун оварда расонад.
Ҳангоми омӯзиши пешакӣ баъзе тарҳҳои асосӣ барои мувофиқати тарҳи онҳо санҷида шуданд [11]. Аз нуктаи назари механикй, сатхи минимуми се-давраи ядрои гироскоп махсусан самарабахш аст. Ин муқовимати баланди механикиро ба хамшавӣ бо истеъмоли нисбатан ками мавод таъмин мекунад. Илова ба сохторҳои асосии ҳуҷайра, ки дар минтақаҳои рӯизаминӣ тавлид мешаванд, топологияро инчунин тавассути усулҳои дигари дарёфти шакл тавлид кардан мумкин аст. Насли хати стресс яке аз роҳҳои имконпазири оптимизатсияи сахтгирӣ дар вазни камтарин аст [13]. Бо вуҷуди ин, сохтори асал, ки дар конструксияҳои сэндвич васеъ истифода мешавад, ҳамчун нуқтаи ибтидоӣ барои рушди хати истеҳсолӣ истифода шудааст. Ин шакли асосӣ ба пешрафти босуръати истеҳсолот, махсусан тавассути барномасозии осони асбобҳо оварда мерасонад. Рафтори он дар панелҳои таркибӣ ба таври васеъ омӯхта шудааст [14, 15, 16] ва намуди зоҳириро тавассути параметрсозӣ бо роҳҳои гуногун тағир додан мумкин аст ва инчунин метавонад барои консепсияҳои ибтидоии оптимизатсия истифода шавад.
Бисёр полимерҳои термопластикӣ мавҷуданд, ки ҳангоми интихоби полимер вобаста ба раванди экструзия истифода мешаванд. Тадқиқоти ибтидоии маводи хурдҳаҷм шумораи полимерҳоеро, ки барои истифода дар фасадҳо мувофиқ дониста мешаванд, кам карданд [11]. Поликарбонат (PC) аз сабаби муқовимат ба гармӣ, муқовимати ултрабунафш ва сахтии баландаш умедбахш аст. Аз сабаби маблағгузории иловагии техникӣ ва молиявӣ барои коркарди поликарбонат, барои истеҳсоли намунаҳои аввалини полиэтилентерефталати этиленгликолӣ (PETG) истифода шуд. Коркарди он махсусан дар ҳарорати нисбатан паст бо хатари ками фишори гармӣ ва деформатсияи ҷузъҳо осон аст. Прототипе, ки дар ин ҷо нишон дода шудааст, аз PETG бо номи PIPG сохта шудааст. Мавод пешаки дар 60°С дар муддати на камтар аз 4 соат хушк карда шуда, ба гранулҳо бо мазмуни нахи шишагии 20% коркард карда шуд [17].
Часпон байни сохтори асосии полимерӣ ва сарпӯши шишагии тунук пайванди мустаҳкамро таъмин мекунад. Ҳангоме ки панелҳои таркибӣ ба фишори печида дучор мешаванд, пайвандҳои илтиёмӣ ба фишори буридан дучор мешаванд. Аз ин рӯ, илтиёми сахттар афзалтар аст ва метавонад каҷшавиро кам кунад. Часпонҳои шаффоф инчунин ҳангоми пайвастшавӣ ба шишаи шаффоф сифати баланди визуалӣ таъмин карда мешаванд. Омили дигари муҳим ҳангоми интихоби илтиёмӣ қобилиятнокӣ ва ҳамгироӣ ба равандҳои автоматии истеҳсолӣ мебошад. Дар ин ҷо илтиёмҳои муолиҷаи ултрабунафш бо вақти чандири муолиҷа метавонад ҷойгиршавии қабатҳои сарпӯшро хеле содда кунад. Дар асоси санҷишҳои пешакӣ, як қатор илтиёмҳо барои мувофиқ будани онҳо барои панелҳои композитии тунуки шиша озмуда шуданд [18]. Loctite® AA 3345™ акрилати ултрабунафш муолиҷашаванда [19] исбот кард, ки махсусан барои раванди зерин мувофиқ аст.
Барои истифода аз имкониятҳои истеҳсоли изофӣ ва чандирии шишаи борик, тамоми раванд барои кор кардани рақамӣ ва параметрӣ тарҳрезӣ шудааст. Grasshopper ҳамчун интерфейси барномасозии визуалӣ истифода мешавад, ки аз интерфейсҳои байни барномаҳои гуногун канорагирӣ мекунад. Ҳама фанҳо (муҳандисӣ, муҳандисӣ ва истеҳсолӣ) ҳамдигарро дар як файл бо фикру мулоҳизаҳои мустақими оператор дастгирӣ мекунанд ва пурра мекунанд. Дар ин марҳилаи омӯзиш ҷараёни кор ҳанӯз дар ҳоли таҳия аст ва аз рӯи намунаи дар расми 2 нишондодашуда амал мекунад. Ҳадафҳои гуногунро метавон ба категорияҳо дар доираи фанҳо гурӯҳбандӣ кард.
Гарчанде ки истеҳсоли панелҳои сэндвичӣ дар ин коғаз бо тарҳрезӣ ва омодасозии истеҳсолот ба корбар нигаронидашуда автоматӣ карда шудааст, ҳамгироӣ ва тасдиқи асбобҳои муҳандисии инфиродӣ пурра амалӣ карда нашудааст. Дар асоси тарҳи параметрии геометрияи фасад имкон дорад, ки қабати берунии бино дар сатҳи макро (фасад) ва мезо (панелҳои фасадӣ) тарҳрезӣ карда шавад. Дар қадами дуюм, ҳалқаи бозгашти муҳандисӣ ба арзёбии бехатарӣ ва мувофиқат, инчунин қобилияти сохтани деворҳои парда нигаронида шудааст. Дар ниҳоят, панелҳои натиҷавӣ барои истеҳсоли рақамӣ омодаанд. Барнома сохтори асосии таҳияшударо дар G-коди бо мошин хондашаванда коркард мекунад ва онро барои истеҳсоли изофӣ, коркарди пас аз субтрактивӣ ва пайванди шиша омода мекунад.
Раванди тарҳрезӣ дар ду сатҳи гуногун баррасӣ мешавад. Илова бар он, ки шакли макросҳои фасадҳо ба геометрияи ҳар як панели таркибӣ таъсир мерасонад, топологияи худи ядро низ метавонад дар сатҳи мезо тарҳрезӣ шавад. Ҳангоми истифодаи модели фасадии параметрӣ, шакл ва намуди зоҳириро метавон бо истифода аз слайдерҳои дар расми 3 нишондодашуда қисматҳои фасадӣ таъсир кард. Ҳамин тариқ, сатҳи умумӣ аз сатҳи миқёспазири аз ҷониби корбар муайяншуда иборат аст, ки онро бо истифода аз аттракторҳои нуқта деформатсия кардан мумкин аст ва бо ёрии он тағир додан мумкин аст. муайян кардани дарачаи минималй ва максималии деформация. Ин дараҷаи баланди чандириро дар тарҳрезии лифофаҳои бино таъмин мекунад. Аммо, ин дараҷаи озодӣ бо маҳдудиятҳои техникӣ ва истеҳсолӣ маҳдуд аст, ки баъд аз он алгоритмҳо дар қисми муҳандисӣ бозӣ мекунанд.
Ба гайр аз баландй ва бари тамоми фасад таксимоти панелхои фасадй муайян карда мешавад. Дар мавриди панелҳои фасадии инфиродӣ, онҳоро дар сатҳи мезо дақиқтар муайян кардан мумкин аст. Ин ба топологияи худи сохтори аслӣ ва инчунин ғафсии шиша таъсир мерасонад. Ин ду тағирёбанда, инчунин андозаи панел, бо моделсозии муҳандисии мошинсозӣ робитаи муҳим доранд. Тарҳрезӣ ва таҳияи тамоми сатҳи макро ва мезо метавонад аз нуқтаи назари оптимизатсия дар чаҳор категорияи сохтор, функсия, эстетика ва тарроҳии маҳсулот анҷом дода шавад. Истифодабарандагон метавонанд бо афзалияти ин соҳаҳо намуди умумӣ ва ҳисси лифофаи биноро инкишоф диҳанд.
Лоиҳа аз ҷониби қисми муҳандисӣ бо истифода аз ҳалқаи бозгашт дастгирӣ карда мешавад. Бо ин мақсад, ҳадафҳо ва шароити сарҳадӣ дар категорияи оптимизатсия, ки дар расми 2 нишон дода шудааст, муайян карда мешаванд. Онҳо долонҳоеро фароҳам меоранд, ки аз нигоҳи муҳандисӣ сохтан аз ҷиҳати техникӣ имконпазир, аз ҷиҳати ҷисмонӣ солим ва бехатар мебошанд, ки ба тарҳрезӣ таъсири назаррас доранд. Ин нуқтаи ибтидоии асбобҳои гуногунест, ки метавонанд мустақиман ба Grasshopper пайваст карда шаванд. Дар таҳқиқоти минбаъда, хосиятҳои механикиро бо истифода аз таҳлили унсурҳои ниҳоӣ (FEM) ё ҳатто ҳисобҳои таҳлилӣ арзёбӣ кардан мумкин аст.
Илова бар ин, омӯзиши радиатсияи офтобӣ, таҳлили хатти чашм ва моделсозии давомнокии офтоб метавонад таъсири панелҳои таркибро ба физикаи бино арзёбӣ кунад. Зарур аст, ки суръат, самара ва чандирии процесси лоихакашй аз хад зиёд махдуд карда нашавад. Ҳамин тариқ, натиҷаҳое, ки дар ин ҷо ба даст оварда шудаанд, барои таъмини роҳнамоии иловагӣ ва дастгирии раванди тарҳрезӣ тарҳрезӣ шудаанд ва ҷойгузини таҳлили муфассал ва асосноккунии охири раванди тарҳрезӣ нестанд. Ин нақшаи стратегӣ барои тадқиқоти минбаъдаи категориявӣ барои натиҷаҳои исботшуда замина мегузорад. Масалан, дар бораи рафтори механикии панелҳои композитӣ дар шароити гуногуни сарборӣ ва дастгирӣ ҳанӯз каме маълум аст.
Пас аз анҷоми тарҳрезӣ ва муҳандисӣ, модел барои истеҳсоли рақамӣ омода аст. Раванди истеҳсолӣ ба чор зермарҳила тақсим мешавад (расми 4). Аввалан, сохтори асосӣ бо истифода аз як дастгоҳи чопи 3D-миқёси калонҳаҷм сохта шудааст. Пас аз он сатҳ бо истифода аз ҳамон системаи роботӣ барои беҳтар кардани сифати сатҳ, ки барои пайванди хуб лозим аст, фреза карда мешавад. Пас аз фреза, илтиёмӣ ба сохтори аслӣ бо истифода аз системаи махсуси тарҳрезишудаи дозакунӣ, ки дар ҳамон системаи роботӣ насб карда шудааст, барои чоп ва фреза истифода мешавад. Ниҳоят, шиша пеш аз муолиҷаи ултрабунафши пайванди пайвастшуда насб ва гузошта мешавад.
Барои истеҳсоли иловагӣ, топологияи муайяншудаи сохтори асосӣ бояд ба забони мошини CNC (GCode) тарҷума карда шавад. Барои натиҷаҳои якхела ва сифати баланд, ҳадаф чоп кардани ҳар як қабат бе афтидан аз сопло экструдер аст. Ин аз фишори зиёдатии номатлуб дар оғоз ва охири ҳаракат пешгирӣ мекунад. Аз ин рӯ, барои намунаи ҳуҷайраҳои истифодашаванда скрипти тавлиди траекторияи пайваста навишта шудааст. Ин як полихати пайвастаи параметриро бо ҳамон нуқтаҳои ибтидоӣ ва ниҳоӣ эҷод мекунад, ки ба андозаи панели интихобшуда, шумора ва андозаи асалҳо мувофиқи тарҳ мутобиқ мешавад. Илова бар ин, пеш аз гузоштани хатҳо барои ноил шудан ба баландии дилхоҳи сохтори асосӣ, параметрҳо ба монанди паҳнои хат ва баландии хатро муайян кардан мумкин аст. Қадами навбатӣ дар скрипт навиштани фармонҳои G-код мебошад.
Ин тавассути сабти координатҳои ҳар як нуқта дар хат бо маълумоти иловагии мошин ба монанди дигар меҳварҳои дахлдор барои ҷойгиршавӣ ва назорати ҳаҷми экструзия анҷом дода мешавад. Пас аз он рамзи G-и натиҷа метавонад ба мошинҳои истеҳсолӣ интиқол дода шавад. Дар ин мисол, як бозуи роботи саноатии Comau NJ165 дар реле хатӣ барои идора кардани экструдери CEAD E25 мувофиқи рамзи G истифода мешавад (Расми 5). Дар прототипи аввал PETG-и постиндустриалӣ бо мазмуни нахи шишагӣ 20% истифода шудааст. Дар робита ба санҷиши механикӣ, андозаи мақсаднок ба андозаи саноати сохтмон наздик аст, бинобар ин андозаҳои элементи асосӣ 1983 × 876 мм бо ҳуҷайраҳои 6 × 4 асал мебошанд. 6 мм ва 2 мм баланд аст.
Санҷишҳои муқаддамотӣ нишон доданд, ки вобаста ба хосиятҳои сатҳи он дар қувваи илтиёмӣ байни часпак ва қатрони чопи 3D фарқият вуҷуд дорад. Барои ин, намунаҳои озмоишии истеҳсолии изофӣ ба шиша часпонида ё ламинат карда мешаванд ва ба шиддат ё буридан дучор мешаванд. Хангоми коркарди пешакии механикии сатхи полимер бо рохи фрезер устуворй хеле афзуд (расми 6). Илова бар ин, он ҳамвории ядроро беҳтар мекунад ва нуқсонҳои аз ҳад зиёди экструзияро пешгирӣ мекунад. Акрилати ултрабунафш табобатшаванда LOCTITE® AA 3345™ [19], ки дар ин ҷо истифода мешавад, ба шароити коркард ҳассос аст.
Ин аксар вақт ба инҳирофоти стандартии баландтар барои намунаҳои санҷиши вомбарг оварда мерасонад. Пас аз истеҳсоли изофӣ, сохтори аслӣ дар мошини фрезеркунии профили фрезер карда шуд. Рамзи G, ки барои ин амалиёт лозим аст, ба таври худкор аз пайроҳаҳои асбобҳое, ки аллакай барои раванди чопи 3D сохта шудаанд, тавлид мешавад. Сохтори аслӣ бояд каме баландтар аз баландии аслии пешбинишуда чоп карда шавад. Дар ин мисол, сохтори асосии ғафсии 18 мм то 14 мм кам карда шудааст.
Ин қисми раванди истеҳсолот барои автоматикунонии пурра як мушкили асосӣ аст. Истифодаи часпакхо нисбат ба дурустй ва дакикии машинахо талабхои калон мегузорад. Системаи дозакунии пневматикӣ барои истифода бурдани илтиём дар баробари сохтори аслӣ истифода мешавад. Онро робот қад-қади сатҳи фреза мувофиқи роҳи муайяншудаи асбобҳо роҳнамоӣ мекунад. Маълум мешавад, ки иваз кардани нӯги анъанавии диспенсер бо хасу чӯб махсусан фоиданок аст. Ин имкон медиҳад, ки часпакҳои пасти часпак аз рӯи ҳаҷм яксон тақсим карда шаванд. Ин миқдор бо фишор дар система ва суръати робот муайян карда мешавад. Барои дақиқтар ва сифати баланди пайвастшавӣ, суръати пасти сафар аз 200 то 800 мм/дақ афзалтар аст.
Акрилат бо часпакии миёна 1500 мПа*с ба девори ядрои полимери васеъаш 6 мм бо истифода аз щеткаи дози-раи диаметри дарунии 0,84 мм ва бари хасаш 5 дар фишори аз 0,3 то 0,6 мбар истифода бурда шуд. мм. Пас аз он, часпак ба рӯи замин паҳн мешавад ва аз сабаби шиддатнокии сатҳ қабати ғафси 1 мм ташкил медиҳад. Аниқ муайян кардани ғафсии часпакро ҳанӯз автоматӣ кардан мумкин нест. Давомнокии раванд як меъёри муҳими интихоби часпак мебошад. Сохтори асосии дар ин ҷо истеҳсолшуда дорои дарозии 26 м ва аз ин рӯ вақти татбиқ аз 30 то 60 дақиқа аст.
Пас аз ба кор андохтани илтиём, тирезаи ду шишабандиро дар ҷои худ насб кунед. Аз сабаби ғафсии пасти мавод, шишаи борик аллакай бо вазни худ сахт деформатсия шудааст ва аз ин рӯ бояд то ҳадди имкон яксон ҷойгир карда шавад. Барои ин пиёлаҳои пневматикии шишагин бо сокканҳои дар вақти парокандашуда истифода мешаванд. Он ба ҷузъ бо истифода аз кран ҷойгир карда мешавад ва дар оянда метавонад бевосита тавассути роботҳо ҷойгир карда шавад. Табақи шишагӣ ба сатҳи ядро дар қабати илтиёмӣ параллел ҷойгир карда шуд. Аз сабаби сабуктар будани вазн як табақи шишагии иловагӣ (ғафсӣ аз 4 то 6 мм) фишорро ба он зиёд мекунад.
Натиҷа бояд пурра тар шудани сатҳи шиша дар баробари сохтори аслӣ бошад, зеро аз санҷиши ибтидоии визуалии фарқиятҳои намоёни рангҳо муайян карда мешавад. Раванди дархост инчунин метавонад ба сифати пайванди ниҳоии басташуда таъсири назаррас расонад. Пас аз пайвастшавӣ, панелҳои шишагӣ набояд кӯчонида шаванд, зеро ин боиси бақияи намоёни илтиёмӣ дар шиша ва нуқсонҳо дар қабати аслии илтиёмӣ мегардад. Ниҳоят, илтиём бо радиатсияи ултрабунафш дар дарозии мавҷи 365 нм табобат карда мешавад. Барои ин лампаи ултрабунафш бо зичии кувваи 6 мВт/см2 тадричан аз болои тамоми сатхи часпак дар давоми 60 сония мегузарад.
Консепсияи панелҳои композитии шишагии сабук ва фармоишӣ бо ядрои полимерии ба таври илова сохташуда дар ин ҷо барои истифода дар фасадҳои оянда пешбинӣ шудааст. Ҳамин тариқ, панелҳои таркибӣ бояд ба стандартҳои татбиқшаванда мувофиқат кунанд ва ба талаботҳои ҳолати маҳдудияти хидмат (SLS), ҳолати ниҳоии қувват (ULS) ва талаботи бехатарӣ ҷавобгӯ бошанд. Аз ин рӯ, панелҳои таркибӣ бояд бехатар, қавӣ ва ба қадри кофӣ сахт бошанд, то ба борҳо (масалан, бори рӯизаминӣ) бидуни шикастан ё деформатсияи аз ҳад зиёд тоб наоваранд. Барои таҳқиқи аксуламали механикии панелҳои композитии шишагии тунуки қаблан сохташуда (тавре ки дар фасли Санҷиши механикӣ тавсиф шудааст), онҳо аз озмоишҳои сарбории шамол, ки дар зербоби оянда тавсиф шудаанд, гузаронида шуданд.
Мақсади озмоиши ҷисмонӣ омӯзиши хосиятҳои механикии панелҳои таркибии деворҳои беруна дар зери бори шамол мебошад. Бо ин мақсад, панелҳои таркибӣ, ки аз як варақи берунии шишаи ғафси 3 мм ғафс ва ядрои иловагии бофтаи 14 мм (аз PIPG-GF20) иборатанд, тавре ки дар боло тавсиф шудааст, бо истифода аз илтиёми Henkel Loctite AA 3345 сохта шудаанд (расми 7 чап). )). . Пас аз он, панелҳои таркибӣ ба чаҳорчӯбаи дастгирии ҳезум бо винтҳои металлӣ пайваст карда мешаванд, ки тавассути чаҳорчӯбаи ҳезум ва ба паҳлӯҳои сохтори асосӣ кашида мешаванд. 30 иддао дар атрофи периметри панел ҷойгир карда шуданд (ба хати сиёҳ дар тарафи чап дар расми 7 нигаред.) барои таҷдиди шароити дастгирии хатӣ дар атрофи периметри ба қадри имкон зич.
Пас аз он чаҳорчӯбаи озмоишӣ ба девори берунаи санҷишӣ тавассути истифодаи фишори шамол ё шамолкашӣ дар паси панели таркибӣ мӯҳр карда шуд (Расми 7, рости боло). Барои сабти маълумот системаи коррелятсияи рақамӣ (DIC) истифода мешавад. Барои ин шишаи берунии панели композитӣ бо варақи тунуки эластикӣ пӯшида мешавад, ки дар он шакли садои марворид чоп карда шудааст (расми 7, дар поёни рост). DIC ду камераро барои сабт кардани мавқеи нисбии ҳамаи нуқтаҳои андозагирӣ дар тамоми рӯи шиша истифода мебарад. Ду тасвир дар як сония сабт ва барои арзёбӣ истифода мешуд. Фишор дар камера, ки бо панелҳои таркибӣ иҳота шудааст, ба воситаи вентилятор дар 1000 Па афзоиш то арзиши максималии 4000 Па зиёд карда мешавад, то ки ҳар як сатҳи сарборӣ барои 10 сония нигоҳ дошта шавад.
Танзимоти физикии таҷриба инчунин бо модели ададӣ бо ҳамон андозаҳои геометрӣ нишон дода шудааст. Барои ин барномаи рақамии Ansys Mechanical истифода мешавад. Сохтори аслӣ торҳои геометрӣ бо истифода аз унсурҳои шашкунҷаи SOLID 185 бо паҳлӯҳои 20 мм барои шиша ва SOLID 187 тетраэдралӣ бо паҳлӯҳои 3 мм буд. Барои содда кардани моделсозӣ, дар ин марҳилаи омӯзиш, дар ин ҷо тахмин карда мешавад, ки акрилати истифодашуда комилан сахт ва борик аст ва ҳамчун пайванди сахт байни шиша ва маводи аслӣ муайян карда мешавад.
Панелҳои таркибӣ дар як хати рост берун аз ядро ҷойгир карда мешаванд ва панели шишагӣ ба фишори сатҳии 4000 Па дучор мешавад. Ҳарчанд ҳангоми моделсозӣ ғайрихаттӣ геометрӣ ба назар гирифта шуда буданд, дар ин марҳила танҳо моделҳои маводи хатӣ истифода мешуданд. хондан. Гарчанде ки ин як фарзияи дуруст барои аксуламали хаттии чандирии шиша (E = 70,000 МПа), мувофиқи варақаи маълумоти истеҳсолкунандаи маводи ядрои полимерии (вискоэластикӣ) [17], сахтии хатӣ E = 8245 МПа дар тахлили хозира бояд ба таври чиддй ба назар гирифта шавад ва дар тадкикоти оянда омухта хохад шуд.
Натиҷаҳои дар ин ҷо овардашуда асосан барои деформатсияҳо дар сарбории максималии шамол то 4000 Па (=ˆ4kN/m2) арзёбӣ мешаванд. Барои ин, тасвирҳои бо усули DIC сабтшуда бо натиҷаҳои моделсозии ададӣ (FEM) муқоиса карда шуданд (расми 8, поёни рост). Дар ҳоле ки шиддати умумии идеалии 0 мм бо такяҳои хаттии "идеалӣ" дар минтақаи канори (яъне периметри панел) дар FEM ҳисоб карда мешавад, ҷойивазкунии физикии минтақаи канор ҳангоми арзёбии DIC бояд ба назар гирифта шавад. Ин ба таҳаммулпазирии насбкунӣ ва деформатсияи чаҳорчӯбаи санҷишӣ ва мӯҳрҳои он вобаста аст. Барои муқоиса, ҷойивазкунии миёна дар минтақаи канори (хатти сафеди рахнашуда дар расми 8) аз ҷойивазкунии максималӣ дар маркази панел тарҳ карда шуд. Ҷойивазкуниҳое, ки аз ҷониби DIC ва FEA муайян карда шудаанд, дар ҷадвали 1 муқоиса карда шудаанд ва дар кунҷи чапи болоии расми 8 графикӣ нишон дода шудаанд.
Чор сатҳи сарбории татбиқшудаи модели таҷрибавӣ ҳамчун нуқтаи назоратӣ барои арзёбӣ истифода шуда, дар FEM арзёбӣ карда шуданд. Ҷойгиршавии максималии марказии плитаи таркибӣ дар ҳолати холӣ бо ченакҳои DIC дар сатҳи сарбории 4000 Па дар 2,18 мм муайян карда шуд. Дар ҳоле ки ҷойгузиниҳои FEA дар сарбориҳои камтар (то 2000 Па) то ҳол метавонад қиматҳои таҷрибавиро дақиқ дубора тавлид кунад, афзоиши ғайрихаттӣ дар шиддат дар сарбориҳои баландтарро дақиқ ҳисоб кардан мумкин нест.
Аммо, тадқиқотҳо нишон доданд, ки панелҳои таркибӣ метавонанд ба сарбориҳои шадиди шамол тоб оваранд. Сахтии баланди панельхои сабук махсусан намоён аст. Бо истифода аз њисобњои аналитикї дар асоси назарияи хаттии плитањои Кирхгоф [20] деформатсияи 2,18 мм дар 4000 Па ба деформатсияи як табаќи шишагини ѓафсиаш 12 мм дар як шароити сарњад мувофиќ аст. Дар натиҷа, ғафсии шиша (ки дар истеҳсолот энергияталаб аст) дар ин панели таркибӣ метавонад то шишаи 2 x 3 мм кам карда шавад, ки дар натиҷа 50% сарфаи мавод ба даст меояд. Кам кардани вазни умумии панель аз чихати монтаж фоидаи иловагй медихад. Дар ҳоле, ки панели таркибии 30 кг аз ҷониби ду нафар ба осонӣ идора карда мешавад, панели анъанавии шишагии 50 кг барои бехатар ҳаракат кардан ба дастгирии техникӣ ниёз дорад. Барои дақиқ нишон додани рафтори механикӣ, дар таҳқиқоти оянда моделҳои рақамии муфассал талаб карда мешаванд. Таҳлили унсурҳои ниҳоӣ метавонад бо моделҳои васеътари маводҳои ғайрихаттӣ барои полимерҳо ва моделсозии пайвандҳои часпак такмил дода шавад.
Рушд ва такмили равандҳои рақамӣ дар беҳтар кардани нишондиҳандаҳои иқтисодӣ ва экологӣ дар соҳаи сохтмон нақши калидӣ мебозад. Илова бар ин, истифодаи шишаи тунук дар фасадҳо сарфаи энергия ва захираҳоро ваъда медиҳад ва барои меъморӣ имкониятҳои нав мекушояд. Бо вуҷуди ин, аз сабаби ғафсии хурди шиша, қарорҳои нави тарҳрезӣ барои ба таври кофӣ мустаҳкам кардани шиша талаб карда мешаванд. Аз ин рӯ, тадқиқоте, ки дар ин мақола оварда шудааст, мафҳуми панелҳои таркибӣ аз шишаи борик ва сохторҳои мустаҳкамшудаи полимерии чопшудаи 3D-ро меомӯзад. Тамоми раванди истеҳсолот аз тарҳрезӣ то истеҳсолот рақамӣ ва автоматӣ кунонида шудааст. Бо ёрии Grasshopper, ҷараёни кории файл ба завод таҳия карда шуд, ки барои истифодаи панелҳои композитии шишагии тунук дар фасадҳои оянда имкон медиҳад.
Истеҳсоли аввалин прототип имконпазирӣ ва мушкилоти истеҳсоли роботиро нишон дод. Дар ҳоле, ки истеҳсоли изофӣ ва subtractive аллакай хуб ҳамгиро шудаанд, татбиқ ва васлкунии илтиёмии пурра автоматӣ, махсусан мушкилоти иловагиро ба вуҷуд меорад, ки бояд дар таҳқиқоти оянда ҳал карда шаванд. Тавассути санҷиши пешакии механикӣ ва моделсозии таҳқиқоти элементҳои ниҳоии алоқаманд нишон дода шудааст, ки панелҳои сабук ва борик нахи шишагӣ сахтии кофии каҷро барои барномаҳои пешбинишудаи фасадӣ, ҳатто дар шароити шадиди шамол таъмин мекунанд. Тадқиқоти давомдори муаллифон минбаъд потенсиали панелҳои композитии тунуки шишагини бо роҳи рақамӣ сохташуда барои татбиқи фасадро омӯхта, самаранокии онҳоро нишон медиҳад.
Муаллифон мехоҳанд ба ҳамаи ҷонибдорони ин кори тадқиқотӣ ташаккур гӯянд. Бо шарофати барномаи маблағгузории EFRE SAB, ки аз ҳисоби маблағҳои Иттиҳоди Аврупо дар шакли гранти № маблағгузорӣ мешавад, барои таъмини захираҳои молиявӣ барои хариди манипулятор бо экструдер ва дастгоҳи фрезер. 100537005. Илова бар ин, AiF-ZIM барои маблағгузории лоиҳаи тадқиқотии Glasfur3D (грант рақами ZF4123725WZ9) дар ҳамкорӣ бо Glaswerkstätten Glas Ahne, ки барои ин кори тадқиқотӣ дастгирии назаррас расонидааст, эътироф карда шуд. Ниҳоят, Лабораторияи Фридрих Сименс ва ҳамкорони он, бахусус Феликс Ҳегевалд ва ёвари донишҷӯ Ҷонатан Ҳолцерр, дастгирии техникӣ ва татбиқи озмоиши сохта ва ҷисмониро, ки асоси ин ҳуҷҷатро ташкил медоданд, эътироф мекунанд.
Вақти фиристодан: 04-04-2023