Inçe aýnanyň ulanylmagy gurluşyk pudagynda dürli wezipeleri ýerine ýetirmegi wada berýär. Arhitektorlar serişdeleri has netijeli ulanmagyň daşky gurşawa berýän peýdalaryndan başga-da, dizaýn erkinliginiň täze derejelerine ýetmek üçin inçe aýnany ulanyp bilerler. Sandwiç teoriýasyna esaslanyp, çeýe inçe aýna 3D çap edilen açyk öýjükli polimer ýadrosy bilen birleşdirilip, gaty we ýeňil bolup biler.
birleşdirilen elementler. Bu makala, senagat robotlaryny ulanyp, inçe aýna-kompozit fasad panellerini sanly ýasamak boýunça gözleg synanyşygyny hödürleýär. Kompýuter kömegi bilen dizaýn (CAD), in engineeringenerçilik (CAE) we önümçilik (CAM) ýaly zawod-fabrik iş akymlaryny sanlaşdyrmak düşünjesini düşündirýär. Gözleg, sanly derňew gurallarynyň bökdençsiz birleşmegine mümkinçilik berýän parametriki dizaýn prosesini görkezýär.
Mundan başga-da, bu amal inçe aýna kompozit panelleri sanly öndürmegiň potensialyny we kynçylyklaryny görkezýär. Bu ýerde iri formatly goşmaça önümçilik, ýerüsti gaýtadan işlemek, ýelimlemek we ýygnamak prosesi ýaly senagat robot goly tarapyndan ýerine ýetirilen käbir önümçilik ädimleri düşündirilýär. Netijede, ilkinji gezek eksperimental we san gözlegleri we ýerüsti ýük astynda birleşýän panelleriň mehaniki aýratynlyklaryna baha bermek arkaly birleşdirilen panelleriň mehaniki aýratynlyklaryna çuňňur düşünmek gazanyldy. Sanly dizaýn we ýasama iş prosesiniň umumy düşünjesi, şeýle hem synag synaglarynyň netijeleri, şekili kesgitlemek we derňew usullaryny mundan beýläk-de birleşdirmek, şeýle hem geljekki okuwlarda giňişleýin mehaniki gözlegleri geçirmek üçin esas döredýär.
Sanly önümçilik usullary adaty usullary üýtgetmek we täze dizaýn mümkinçilikleri bilen önümçiligi ösdürmäge mümkinçilik berýär [1]. Adaty gurluşyk usullary, bahasy, esasy geometriýa we howpsuzlyk nukdaýnazaryndan materiallary aşa ulanmaga ýykgyn edýär. Gurluşyklary zawodlara geçirmek, täze dizaýn usullaryny durmuşa geçirmek üçin modully prefabrik we robot enjamlaryny ulanmak bilen, materiallar howpsuzlyga zyýan bermezden netijeli ulanylyp bilner. Sanly önümçilik, has köp dürli, täsirli we hyjuwly geometrik şekilleri döretmek üçin dizaýn hyýalymyzy giňeltmäge mümkinçilik berýär. Dizaýn we hasaplama amallary esasan sanlaşdyrylan bolsa-da, önümçilik we gurnama henizem adaty usullar bilen el bilen amala aşyrylýar. Barha çylşyrymly erkin görnüşli gurluşlara garşy durmak üçin sanly önümçilik prosesleri barha möhüm bolup başlaýar. Erkinlige we dizaýn çeýeligine bolan isleg, esasanam fasadlar barada aýdylanda, yzygiderli ösýär. Wizual effektden başga-da, erkin görnüşli fasadlar has täsirli gurluşlary döretmäge mümkinçilik berýär, mysal üçin, membrana effektlerini ulanmak arkaly [2]. Mundan başga-da, sanly önümçilik prosesleriniň uly potensialy olaryň netijeliliginde we dizaýny optimizirlemek mümkinçiliginde durýar.
Bu makala, goşmaça öndürilen polimer ýadrosyndan we birleşdirilen inçe aýna daşky panellerden ybarat innowasion kompozit fasad panelini dizaýn etmek we öndürmek üçin sanly tehnologiýanyň nähili ulanylyp bilinjekdigini öwrenýär. Inçe aýnany ulanmak bilen baglanyşykly täze binagärlik mümkinçiliklerinden başga-da, daşky gurşaw we ykdysady ölçegler binanyň konwertini gurmak üçin az material ulanmak üçin möhüm itergi boldy. Howanyň üýtgemegi, çeşmeleriň ýetmezçiligi we geljekde energiýa bahalarynyň ýokarlanmagy bilen aýna has akylly ulanylmaly. Elektronika pudagyndan 2 mm galyňlykda inçe aýnanyň ulanylmagy fasady ýagtylandyrýar we çig malyň ulanylyşyny azaldýar.
Inçe aýnanyň ýokary çeýeligi sebäpli binagärlik amaly üçin täze mümkinçilikler açýar we şol bir wagtyň özünde täze in engineeringenerçilik kynçylyklaryny döredýär [3,4,5,6]. Inçe aýnadan peýdalanyp, fasad taslamalarynyň häzirki durmuşa geçirilmegi çäkli bolsa-da, inçe aýna gurluşyk we binagärlik işlerinde has köp ulanylýar. Inçe aýnanyň elastik deformasiýa üçin ýokary ukyby sebäpli, fasadlarda ulanylmagy güýçlendirilen gurluş çözgütlerini talap edýär [7]. Egri geometriýa sebäpli membrananyň täsirinden peýdalanmakdan başga-da, inersiýa pursaty polimer ýadrosyndan we ýelimlenen inçe aýna daşky listden ybarat köp gatly gurluş bilen hem artyp biler. Bu çemeleşme, aýnadan has dykyz gaty gaty polikarbonat ýadrosynyň ulanylmagy sebäpli wadany görkezdi. Oňyn mehaniki herekete goşmaça goşmaça howpsuzlyk ölçegleri berjaý edildi [9].
Aşakdaky gözlegde şol bir düşünje esaslanýar, ýöne goşmaça ýasalan açyk gözenekli ýadro ulanylýar. Bu geometrik erkinligiň we dizaýn mümkinçilikleriniň has ýokary derejesini, binanyň fiziki funksiýalarynyň birleşmegini kepillendirýär [10]. Şeýle birleşdirilen paneller mehaniki synagda has täsirli subut edildi [11] we ulanylýan aýnanyň mukdaryny 80% -e çenli azaltmagy wada berýär. Bu diňe bir zerur serişdeleri azaltmak bilen çäklenmän, panelleriň agramyny ep-esli azaldar we şeýlelik bilen aşaky gurluşyň netijeliligini ýokarlandyrar. Emma gurluşygyň täze görnüşleri önümçiligiň täze görnüşlerini talap edýär. Netijeli gurluşlar netijeli önümçilik amallaryny talap edýär. Sanly dizaýn sanly önümçilige goşant goşýar. Bu makala, senagat robotlary üçin inçe aýna kompozit panelleriň sanly önümçilik prosesini öwrenmek bilen awtoryň öňki gözleglerini dowam etdirýär. Esasy üns önümçilik prosesiniň awtomatlaşdyrylyşyny ýokarlandyrmak üçin ilkinji uly formatly prototipleriň faýl-zawod iş prosesini sanlaşdyrmaga gönükdirilendir.
Birleşdirilen panel (1-nji surat) AM polimer ýadrosyna örtülen iki sany inçe aýna örtükden ybarat. Iki bölek ýelim bilen baglanyşykly. Bu dizaýnyň maksady, ýüküň mümkin boldugyça has ýokary bölümde paýlanmagydyr. Egilmek pursatlary gabykda adaty stresleri döredýär. Gapdal güýçler ýadro we ýelimlenýän bogunlarda gyrkym streslerine sebäp bolýar.
Sandwiç gurluşynyň daşky gatlagy inçe aýnadan ýasalýar. Aslynda soda-hek silikat aýnasy ulanylar. Maksatly galyňlygy <2 mm, ýylylyk temperaturasy häzirki tehnologiki çäklere ýetýär. Dizaýn (mysal üçin sowuk eplenen paneller) ýa-da ulanmak sebäpli has ýokary güýç talap edilse, himiki taýdan güýçlendirilen alýuminosilikat aýna aýratyn amatly hasap edilip bilner [12]. Lightagtylygy geçirmek we daşky gurşawy goramak funksiýalary, gowy çyzmaga garşylyk we kompozitlerde ulanylýan beýleki materiallar bilen deňeşdirilende Youngaşyň moduly ýaly gowy mehaniki häsiýetler bilen üsti ýetiriler. Himiki taýdan berkidilen inçe aýna üçin çäkli ululygy sebäpli, ilkinji uly göwrümli prototipi döretmek üçin, 3 mm galyňlykdaky gazlandyrylan gazlandyrylan aýna panelleri ulanyldy.
Goldaw gurluşy birleşdirilen paneliň şekilli bölegi hasaplanýar. Atributlaryň hemmesi diýen ýaly oňa täsir edýär. Goşmaça önümçilik usuly bilen sanly önümçilik prosesiniň merkezidir. Termoplastika birleşdirmek arkaly gaýtadan işlenýär. Bu aýratyn programmalar üçin köp sanly dürli polimerleri ulanmaga mümkinçilik berýär. Esasy elementleriň topologiýasy, işine baglylykda dürli üns bilen döredilip bilner. Bu maksat bilen şekil dizaýnyny aşakdaky dört dizaýn kategoriýasyna bölmek bolar: gurluş dizaýny, funksional dizaýn, estetiki dizaýn we önümçilik dizaýny. Her kategoriýanyň dürli topologiýalara sebäp bolup biljek dürli maksatlary bolup biler.
Deslapky gözlegiň dowamynda esasy dizaýnlaryň käbiri dizaýnynyň laýyklygy üçin synag edildi [11]. Mehaniki nukdaýnazardan seredeniňde, giroskopyň üç döwürlik iň pes ýadrosy has täsirli. Bu, has az material sarp edilende egilmek üçin ýokary mehaniki garşylygy üpjün edýär. Surfaceerüsti sebitlerde köpelýän öýjükli esasy gurluşlardan başga-da, topologiýa beýleki şekilleri tapmak usullary bilen hem döredilip bilner. Stress çyzygynyň döredilmegi mümkin bolan iň pes agramda berkligi optimizirlemegiň mümkin usullaryndan biridir [13]. Şeýle-de bolsa, sendwiç konstruksiýalarynda giňden ulanylýan bal ary gurluşy önümçilik liniýasynyň ösüşi üçin başlangyç nokat hökmünde ulanyldy. Bu esasy görnüş, esasanam aňsat gurallar programmirlemesi arkaly önümçilikde çalt öňe gidişlige alyp barýar. Kompozit panellerdäki özüni alyp barşy giňden öwrenildi [14, 15, 16] we daşky görnüşi parametrizasiýa arkaly köp tarapdan üýtgedilip bilner we başlangyç optimizasiýa düşünjelerinde hem ulanylyp bilner.
Ulanylan ekstruziýa prosesine baglylykda polimer saýlanylanda göz öňünde tutulmaly köp termoplastiki polimer bar. Uly bolmadyk materiallaryň başlangyç deslapky gözlegleri fasadlarda ulanmak üçin amatly hasaplanýan polimerleriň sanyny azaltdy [11]. Polikarbonat (HK), ýylylyga garşylygy, UV garşylygy we ýokary berkligi sebäpli geljegi uludyr. Polikarbonaty gaýtadan işlemek üçin zerur bolan goşmaça tehniki we maliýe maýa goýumlary sebäpli ilkinji prototipleri öndürmek üçin etilen glikol üýtgedilen polietilen teraftalat (PETG) ulanyldy. Aýratyn pes temperaturada ýylylyk stresiniň we komponentleriň deformasiýasynyň pes töwekgelçiligi bilen işlemek aňsat. Bu ýerde görkezilen prototip, PIPG atly gaýtadan işlenen PETG-den ýasaldy. Bu material azyndan 4 sagatda 60 ° C-da guradyldy we 20% aýna süýümli granulalara gaýtadan işlenildi [17].
Heselimleýji polimeriň ýadro gurluşy bilen inçe aýna gapagyň arasynda berk baglanyşyk üpjün edýär. Birleşdirilen paneller egilmek ýüklerine sezewar bolanda, ýelimlenýän bogunlar gyrkym stresine sezewar bolýar. Şonuň üçin has berk ýelim saýlanylýar we sowulmagy azaldyp biler. Arassa ýelimler, aýna arassalananda ýokary görüş hilini üpjün etmäge kömek edýär. Heselim saýlanyňyzda başga bir möhüm faktor, öndürijilik we awtomatiki önümçilik proseslerine integrasiýa. Bu ýerde çeýe bejeriş wagty bolan UV bejeriş ýelimleri, örtük gatlaklarynyň ýerleşişini ep-esli aňsatlaşdyryp biler. Deslapky synaglaryň esasynda inçe aýna kompozit panellere laýyklygy üçin birnäçe ýelim synag edildi [18]. Loctite® AA 3345 ™ UV bejerip bolýan akrilat [19] aşakdaky amal üçin aýratyn amatlydygyny subut etdi.
Goşmaça önümçiligiň mümkinçiliklerinden we inçe aýnanyň çeýeliginden peýdalanmak üçin tutuş proses sanly we parametriki taýdan işlenip düzüldi. Çekirtge, dürli programmalaryň arasyndaky interfeýslerden gaça durup, wizual programmirleme interfeýsi hökmünde ulanylýar. Allhli dersler (in engineeringenerçilik, in engineeringenerçilik we önümçilik) bir faýlda operatoryň gönüden-göni pikirleri bilen goldaw berer we üstüni ýetirer. Gözlegiň bu tapgyrynda iş tertibi henizem işlenip düzülýär we 2-nji suratda görkezilen nusga eýerýär. Dürli maksatlar dersleriň kategoriýalaryna bölünip bilner.
Bu kagyzda sendwiç panelleriniň önümçiligi ulanyjy merkezi dizaýny we ýasama taýýarlygy bilen awtomatlaşdyrylan hem bolsa, aýratyn in engineeringenerçilik gurallaryny birleşdirmek we tassyklamak doly amala aşyrylmady. Fasad geometriýasynyň parametriki dizaýnyna esaslanyp, binanyň daşky gabygyny makro derejesinde (fasad) we mezo (fasad panelleri) dizaýn edip bolýar. Ikinji ädimde, in engineeringenerçilik seslenme aýlawy, perde diwar ýasamagyň howpsuzlygyna we laýyklygyna baha bermegi maksat edinýär. Netijede, alnan paneller sanly önümçilige taýyn. Programma, maşyn okalýan G-kodda işlenip düzülen esasy gurluşy gaýtadan işleýär we goşmaça önümçilik, aýyrmakdan soňky gaýtadan işlemek we aýna baglanyşygy üçin taýýarlaýar.
Dizaýn prosesi iki dürli derejede göz öňünde tutulýar. Fasadlaryň makro görnüşiniň her bir birleşdirilen paneliň geometriýasyna täsir etmeginden başga-da, ýadro topologiýasy hem mezo derejesinde dizaýn edilip bilner. Parametrik fasad modelini ulananyňyzda, görnüşine we daşky görnüşine 3-nji suratda görkezilen slaýderleri ulanyp, fasad bölümlerine täsir edip bolar. Şeýlelik bilen, umumy ýer ulanyjy kesgitlän ulaldylan ýerden ybarat bolup, nokat çekijileri ulanyp deformasiýa edilip we üýtgedilip bilner. deformasiýanyň iň pes we iň ýokary derejesini kesgitlemek. Gurluşyk konwertleriniň dizaýnynda ýokary çeýeligi üpjün edýär. Şeýle-de bolsa, bu erkinlik derejesi tehniki we önümçilik çäklendirmeleri bilen çäklenýär, soň bolsa in engineeringenerçilik böleginde algoritmler oýnaýar.
Fasadyň ähli beýikliginden we giňliginden başga-da, fasad panelleriniň bölünişi kesgitlenýär. Aýry-aýry fasad panelleri barada aýdylanda bolsa, olary mezo derejesinde has takyk kesgitläp bolýar. Bu ýadro gurluşynyň topologiýasyna, aýnanyň galyňlygyna täsir edýär. Bu iki üýtgeýjiniň, şeýle hem paneliň ululygynyň mehaniki in engineeringenerçilik modelleri bilen möhüm gatnaşygy bar. Tutuş makro we mezo derejesiniň dizaýny we ösüşi gurluş, funksiýa, estetika we önüm dizaýnynyň dört kategoriýasynda optimizasiýa nukdaýnazaryndan amala aşyrylyp bilner. Ulanyjylar bu ýerleri ileri tutup, binanyň konwertiniň umumy görnüşini we duýgusyny ösdürip bilerler.
Taslama, seslenme aýlawyny ulanyp, in engineeringenerçilik bölümi tarapyndan goldanýar. Bu maksat bilen, 2-nji suratda görkezilen optimizasiýa kategoriýasynda maksatlar we araçäk şertleri kesgitlenýär. Dizaýna ep-esli täsir edýän in engineeringenerçilik nukdaýnazaryndan gurmak üçin tehniki taýdan amatly, fiziki taýdan ygtybarly we ygtybarly koridorlary üpjün edýär. Bu çekirtge gönüden-göni birleşdirilip bilinjek dürli gurallaryň başlangyç nokady. Geljekki gözleglerde, “Finite Element Analysis” (FEM) ýa-da analitiki hasaplamalar arkaly mehaniki häsiýetlere baha berilip bilner.
Mundan başga-da, gün radiasiýasyny öwrenmek, göz bilen görmek derňewi we gün şöhlesiniň dowamlylygyny modellemek birleşdirilen panelleriň gurluşyk fizikasyna edýän täsirine baha berip biler. Dizaýn prosesiniň tizligini, netijeliligini we çeýeligini aşa çäklendirmezlik möhümdir. Şeýlelik bilen, bu ýerde alnan netijeler dizaýn işine goşmaça görkezme we goldaw bermek üçin döredildi we dizaýn işiniň ahyrynda jikme-jik derňewiň we delillendirişiň ornuny tutmaýar. Bu strategiki meýilnama, subut edilen netijeler üçin has kategoriki gözlegleriň esasyny düzýär. Mysal üçin, dürli ýük we goldaw şertlerinde birleşdirilen panelleriň mehaniki häsiýeti barada entek az zat bilinýär.
Dizaýn we in engineeringenerçilik tamamlanandan soň, model sanly önümçilige taýyn. Önümçilik prosesi dört kiçi tapgyra bölünýär (4-nji surat). Ilki bilen, esasy gurluş uly göwrümli robot 3D çap ediş enjamy bilen goşmaça ýasaldy. Soňra gowy baglanyşyk üçin zerur bolan ýeriň hilini gowulandyrmak üçin şol bir robot ulgamyny ulanyp, tegelek bolýar. Düwürdilenden soň, ýelim esasy gurluş boýunça çap etmek we üwemek üçin ulanylýan şol bir robot ulgamyna oturdylan ýörite dizaýn dozasy ulanylýar. Ahyrynda, aýna birikdirilen bogun UV bejergisinden öň oturdylýar we goýulýar.
Goşmaça önümçilik üçin esasy gurluşyň kesgitlenen topologiýasy CNC maşyn diline (GCode) terjime edilmelidir. Bitewi we ýokary hilli netijeler üçin maksat, her gatlagy ekstruder burun ýykylmazdan çap etmekdir. Bu hereketiň başynda we ahyrynda islenilmeýän gysyşyň öňüni alýar. Şonuň üçin ulanylýan öýjük nagşy üçin üznüksiz traýektoriýa nesli ýazuwy ýazyldy. Bu, başlangyç we ahyrky nokatlary bolan parametriki üznüksiz polilini döreder, dizaýna görä saýlanan paneliň ululygyna, ary balynyň sanyna we ululygyna laýyk gelýär. Mundan başga-da, esasy gurluşyň islenýän beýikligine ýetmek üçin çyzyk goýmazdan ozal çyzygyň ini we çyzygyň beýikligi ýaly parametrleri kesgitläp bolýar. Scriptazgydaky indiki ädim G-kod buýruklaryny ýazmakdyr.
Bu setirdäki her nokadyň koordinatlaryny ýerleşdirmek we ekstruziýa sesine gözegçilik etmek üçin beýleki degişli oklar ýaly goşmaça maşyn maglumatlary bilen ýazmak arkaly amala aşyrylýar. Alnan G-kod soňra önümçilik maşynlaryna geçirilip bilner. Bu mysalda, G-kody boýunça CEAD E25 ekstruderini dolandyrmak üçin çyzykly demirýolda ýerleşýän Comau NJ165 senagat robot goly ulanylýar (5-nji surat). Ilkinji prototip, 20% aýna süýümli önümçilikden soňky PETG ulandy. Mehaniki synag nukdaýnazaryndan maksat ululygy gurluşyk pudagynyň ululygyna ýakyn, şonuň üçin esasy elementiň ölçegleri 6 × 4 bal öýjügi bilen 1983 × 876 mm. 6 mm we beýikligi 2 mm.
Deslapky synaglar, ýerüsti aýratynlyklaryna baglylykda ýelimleýji we 3D çap ediji çybyklaryň arasynda ýelim güýjüniň tapawudynyň bardygyny görkezdi. Munuň üçin goşmaça önümçilik synag nusgalary ýelimlenýär ýa-da aýna bilen örtülýär we dartgynlylyga ýa-da gyrkmalara sezewar edilýär. Polimeriň üstüni degirmen arkaly deslapky mehaniki gaýtadan işlemekde güýç ep-esli ýokarlandy (6-njy surat). Mundan başga-da, ýadrosyň tekizligini gowulandyrýar we aşa ekstruziýa sebäpli ýüze çykýan kemçilikleriň öňüni alýar. Bu ýerde ulanylýan UV bejerip bolýan LOCTITE® AA 3345 ™ [19] akrilat gaýtadan işlemek şertlerine duýgur.
Bu köplenç obligasiýa synag nusgalary üçin has ýokary standart gyşarmaga getirýär. Goşmaça önümçilikden soň, ýadro gurluşy profil üweýji maşynda tegelendi. Bu amal üçin zerur bolan G-kody, 3D çap etmek üçin eýýäm döredilen gural ýollaryndan awtomatiki usulda döredilýär. Coreadro gurluşy göz öňünde tutulan ýadro beýikliginden birneme ýokary çap edilmeli. Bu mysalda 18 mm galyňlykdaky ýadro gurluşy 14 mm-e çenli azaldyldy.
Önümçilik prosesiniň bu bölegi doly awtomatlaşdyrmak üçin uly kynçylykdyr. Heselimleri ulanmak maşynlaryň takyklygyna we takyklygyna ýokary talaplary goýýar. Pnewmatiki dozalaşdyryş ulgamy ýelimi ýadro gurluşy boýunça ulanmak üçin ulanylýar. Kesgitlenen gural ýoluna laýyklykda freze üstünde robot tarapyndan dolandyrylýar. Adaty paýlaýyş ujuny çotga bilen çalyşmak has peýdalydygy ýüze çykýar. Bu pes ýapyşykly ýelimleriň göwrümi boýunça birmeňzeş paýlanmagyna mümkinçilik berýär. Bu mukdar ulgamdaky basyş we robotyň tizligi bilen kesgitlenýär. Has takyklygy we ýokary baglanyşyk hili üçin 200-den 800 mm / min çenli pes syýahat tizligi makul bilner.
Ortaça 1500 mPa * s ýapyşykly akrilat, içki diametri 0,84 mm we ulanylýan basyşda 0,3 - 0,6 mbar basyşly çotganyň giňligi 6 mm bolan polimer ýadrosynyň diwaryna ulanyldy. mm. Soňra ýelim substratyň üstüne ýaýrady we ýeriň dartylmagy sebäpli 1 mm galyňlykda gatlak emele getirýär. Heselim galyňlygynyň takyk kesgitlenmegi entek awtomatlaşdyrylyp bilinmez. Amalyň dowamlylygy ýelim saýlamak üçin möhüm ölçegdir. Bu ýerde öndürilen esasy gurluşyň uzynlygy 26 m, şonuň üçin amaly wagty 30-60 minut.
Heselimi ulananyňyzdan soň, goşa aýnaly penjiräni ýerine goýuň. Materialyň galyňlygynyň pesligi sebäpli inçe aýna eýýäm öz agramy bilen güýçli deformasiýa edilýär we şonuň üçin mümkin boldugyça deň derejede ýerleşmeli. Munuň üçin wagt bölünen sorujy käseler bilen pnewmatik aýna sorujy käseler ulanylýar. Kran ulanyp, komponente ýerleşdirilýär we geljekde gönüden-göni robotlaryň kömegi bilen ýerleşdirilip bilner. Aýna plastinka ýelim gatlagynda ýadro ýüzüne paralel ýerleşdirildi. Has ýeňil agram sebäpli goşmaça aýna plastinka (galyňlygy 4-6 mm) oňa edilýän basyşy ýokarlandyrýar.
Netijede, görünýän reňk tapawudynyň deslapky wizual gözden geçirilişinden görnüşi ýaly, esasy gurluş boýunça aýna ýüzüni doly çyglamak bolmaly. Arza bermek prosesi, soňky baglanan bogunyň hiline hem uly täsir edip biler. Baglanansoň, aýna panelleri gymyldatmaly däldir, sebäbi bu aýnada görünýän ýelim galyndysyna we hakyky ýelim gatlagynyň kemçiliklerine sebäp bolar. Ahyrynda, ýelim 365 nm tolkun uzynlygynda UV şöhlelenmesi bilen bejerilýär. Munuň üçin kuwwat dykyzlygy 6 mW / sm2 bolan UV çyrasy ýuwaş-ýuwaşdan tutuş ýelimleýiş ýerinden 60 s.
Bu ýerde ara alnyp maslahatlaşylan goşmaça ýasalan polimer ýadrosy bolan ýeňil we özleşdirilip bilinýän inçe aýna birleşdirilen paneller düşünjesi geljekki fasadlarda ulanmak üçin niýetlenendir. Şeýlelik bilen, birleşdirilen paneller ulanylýan ülňülere laýyk gelmelidir we hyzmat çäkleriniň (SLS), iň soňky güýç çäkleriniň (ULS) we howpsuzlyk talaplarynyň talaplaryna laýyk gelmelidir. Şonuň üçin birleşdirilen paneller howpsuz, güýçli we ýüklere (ýerüsti ýükler ýaly) döwülmezden ýa-da aşa deformasiýa bolmazdan çydamly bolmaly. Öň ýasalan inçe aýna kompozit panelleriň mehaniki jogabyny öwrenmek üçin (Mehaniki synag bölüminde beýan edilişi ýaly), indiki bölümde görkezilişi ýaly ýel ýük synaglaryna sezewar edildi.
Fiziki synagyň maksady, ýel ýükleriniň aşagyndaky daşarky diwarlaryň birleşdirilen panelleriniň mehaniki aýratynlyklaryny öwrenmekdir. Bu maksat bilen, Henkel Loctite AA 3345 ýelimini ulanyp, ýokarda görkezilişi ýaly 3 mm galyňlykdaky doly temperaturaly aýna daşky listden we 14 mm galyňlykda goşmaça ýasalan ýadrodan (PIPG-GF20) ybarat birleşdirilen paneller ýasaldy (7-nji surat). )). . Birleşdirilen paneller, agaç çarçuwasyndan we esasy gurluşyň gyralaryna sürülýän demir nurbatlar bilen agaç goldaw çarçuwasyna berkidilýär. Paneliň perimetri töwereginde 30 sany nurbat ýerleşdirildi (7-nji suratda çep tarapdaky gara çyzyk) perimetriň töwereginde çyzykly goldaw şertlerini mümkin boldugyça ýakynlaşdyrmak üçin.
Synag çarçuwasy soňra birleşdirilen paneliň aňyrsynda ýel basyşyny ýa-da ýel siňdirişini ulanyp, daşarky synag diwaryna möhürlendi (7-nji surat, ýokarky sag). Maglumatlary ýazdyrmak üçin sanly korrelýasiýa ulgamy (DIC) ulanylýar. Munuň üçin birleşdirilen paneliň daşky aýnasy merjen sesiniň nagşy bilen çap edilen inçe elastik list bilen örtülendir (7-nji surat, aşaky sag). DIC, ähli aýna ýüzündäki ähli ölçeg nokatlarynyň deňeşdirilen ýagdaýyny ýazmak üçin iki kamerany ulanýar. Sekuntda iki surat ýazga alyndy we baha bermek üçin ulanyldy. Birleşdirilen paneller bilen gurşalan kameradaky basyş, iň ýokary bahasy 4000 Pa çenli 1000 Pa artdyrylan janköýeriň kömegi bilen ýokarlanýar we her ýük derejesi 10 sekunt saklanýar.
Synagyň fiziki gurnamasy, şol bir geometrik ölçegli san modeli bilen hem görkezilýär. Munuň üçin “Ansys Mechanical” san programmasy ulanylýar. Esasy gurluşy aýna üçin 20 mm tarapy bolan SOLID 185 altyburç elementleri we 3 mm tarapy bolan SOLID 187 tetraedral elementleri ulanyp geometrik mesh boldy. Modellemegi ýönekeýleşdirmek üçin, gözlegiň bu döwründe bu ýerde ulanylýan akrilatyň gaty we inçe bolandygy we aýna bilen esasy materialyň arasynda berk baglanyşyk hökmünde kesgitlenýändigi çak edilýär.
Birleşdirilen paneller ýadrosyň daşyndaky göni çyzykda kesgitlenýär we aýna paneli 4000 Pa ýerüsti basyş ýüküne sezewar edilýär. Modellemekde geometrik çyzyksyzlyklar göz öňünde tutulsa-da, bu etapda diňe çyzykly material modelleri ulanyldy. öwrenmek. Aýnanyň (E = 70,000 MPa) çyzykly elastik reaksiýasy üçin dogry çaklama bolsa-da, (viskoelastik) polimer ýadro materialyny öndürijiniň maglumat sahypasyna görä [17], çyzykly berklik E = 8245 MPa ulanyldy häzirki seljerme berk göz öňünde tutulmalydyr we geljekki gözleglerde öwreniler.
Bu ýerde görkezilen netijeler, esasan 4000 Pa (= ˆ4kN / m2) çenli iň ýokary ýel ýükleriniň deformasiýasy üçin bahalandyrylýar. Munuň üçin DIC usuly bilen ýazylan şekiller san simulýasiýasynyň (FEM) netijeleri bilen deňeşdirildi (8-nji surat, aşaky sag). FEM-de “ideal” çyzykly diregler bilen (ýagny, panel perimetri) 0 mm bolan ideal jemi ştamm hasaplanylsa-da, DIC baha berlende gyradaky sebitiň fiziki süýşmesi göz öňünde tutulmalydyr. Munuň sebäbi gurnama çydamlylygy we synag çarçuwasynyň we möhürleriniň deformasiýasy bilen baglanyşykly. Deňeşdirmek üçin, gyradaky sebitdäki ortaça süýşme (8-nji suratda çyzylan ak çyzyk) paneliň ortasyndaky iň ýokary süýşmeden aýryldy. DIC we FEA tarapyndan kesgitlenen süýşmeler 1-nji tablisada deňeşdirilýär we 8-nji suratyň çep ýokarky burçunda grafiki görnüşde görkezilýär.
Synag modeliniň dört ulanylýan ýük derejesi, FEM-de baha bermek we baha bermek üçin gözegçilik nokady hökmünde ulanyldy. Birleşdirilen plastinkanyň düşürilmedik ýagdaýynda iň ýokary merkezi süýşmesi, DIC ölçegleri bilen 4000 Pa agyrlyk derejesinde 2.18 mm. Pes ýüklerde (2000 Pa çenli) FEA üýtgemeleri tejribe bahalaryny takyk köpeldip bilýän bolsa-da, has ýokary ýüklerde ştammyň çyzykly däl ýokarlanmagy takyk hasaplanyp bilinmez.
Şeýle-de bolsa, gözlegler birleşdirilen panelleriň aşa ýel ýüklerine çydap biljekdigini görkezdi. Lighteňil panelleriň ýokary berkligi esasanam tapawutlanýar. Kirhhoff plitalarynyň [20] çyzykly teoriýasyna esaslanýan analitiki hasaplamalary ulanmak bilen, 4000 Pa-da 2,18 mm deformasiýa, şol bir araçäk şertlerinde 12 mm galyňlykda bir aýna plastinanyň deformasiýasyna gabat gelýär. Netijede, bu birleşdirilen paneldäki aýnanyň galyňlygy (önümçilige köp energiýa sarp edýär) 2 x 3mm aýna çenli peseldilip bilner, netijede material 50% tygşytlanar. Paneliň umumy agramyny azaltmak, ýygnamak meselesinde goşmaça peýdalary üpjün edýär. 30 kg kompozit paneli iki adam aňsatlyk bilen dolandyryp bilýän bolsa-da, adaty 50 kg aýna paneli howpsuz hereket etmek üçin tehniki goldaw talap edýär. Mehaniki özüni alyp barşyny takyk görkezmek üçin geljekki okuwlarda has jikme-jik san modelleri zerur bolar. Polimerler we ýelimleýji baglanyşyk modelleri üçin has giň çyzykly däl material modelleri bilen ahyrky element derňewi hasam güýçlendirilip bilner.
Sanly prosesleriň ösüşi we kämilleşdirilmegi gurluşyk pudagynda ykdysady we daşky gurşawyň netijeliligini ýokarlandyrmakda möhüm rol oýnaýar. Mundan başga-da, fasadlarda inçe aýnanyň ulanylmagy energiýa we serişdeleri tygşytlamagy wada berýär we binagärlik üçin täze mümkinçilikleri açýar. Şeýle-de bolsa, aýnanyň galyňlygy sebäpli, aýnany ýeterlik derejede berkitmek üçin täze dizaýn çözgütleri talap edilýär. Şonuň üçin bu makalada hödürlenen gözleg, inçe aýnadan we birleşdirilen berkidilen 3D çap edilen polimer ýadro gurluşlaryndan birleşdirilen paneller düşünjesini öwrenýär. Dizaýndan önümçilige çenli ähli önümçilik prosesi sanlaşdyryldy we awtomatlaşdyryldy. Çekirtgäniň kömegi bilen geljekki fasadlarda inçe aýna kompozit panelleri ulanmaga mümkinçilik berýän faýl-zawod iş prosesi işlenip düzüldi.
Ilkinji prototipiň öndürilmegi robot önümçiliginiň mümkinçiligini we kynçylyklaryny görkezdi. Goşmaça we çekiji önümçilik eýýäm gowy birleşdirilen hem bolsa, doly awtomatlaşdyrylan ýelimleýji programma we gurnama, esasanam geljekki gözleglerde çözülmeli goşmaça kynçylyklary döredýär. Deslapky mehaniki synag we baglanyşykly çäkli element gözleg modelleri arkaly ýeňil we inçe süýümli aýna panelleriň, hatda aşa ýel ýük şertlerinde-de göz öňünde tutulan fasad programmalary üçin ýeterlik egilme berkligini üpjün edýändigi görkezildi. Authorsazyjylaryň dowam etdirýän gözlegleri, fasad goşundylary üçin sanly ýasalan inçe aýna kompozit panelleriň potensialyny öwrener we netijeliligini görkezer.
Authorsazyjylar bu gözleg işi bilen baglanyşykly ähli goldawçylara sag bolsun aýdýarlar. Europeanewropa Bileleşiginiň gaznalary tarapyndan ekstruder we degirmen enjamy satyn almak üçin maliýe çeşmelerini üpjün etmek üçin grant belgisi görnüşinde maliýeleşdirilýän EFRE SAB maliýeleşdiriş maksatnamasy sebäpli. Mundan başga-da, AiF-ZIM, bu gözleg işine ep-esli goldaw beren Glaswerkstätten Glas Ahne bilen bilelikde Glasfur3D gözleg taslamasyny (grant belgisi ZF4123725WZ9) maliýeleşdirendigi üçin ykrar edildi. Netijede, Fridrih Siemens barlaghanasy we onuň hyzmatdaşlary, esasanam Feliks Hegewald we talyp kömekçisi Jonatan Holzerr, bu kagyz üçin esas döreden ýasama we fiziki synagyň tehniki goldawyny we durmuşa geçirilişini ykrar edýärler.
Iş wagty: Awgust-04-2023