Itilizasyon vè mens pwomès yo akonpli divès travay nan endistri konstriksyon. Anplis de benefis anviwònman an nan itilizasyon pi efikas nan resous, achitèk ka itilize vè mens pou reyalize nouvo degre nan libète konsepsyon. Ki baze sou teyori sandwich la, fleksib vè mens ka konbine avèk yon nwayo polymère selil louvri 3D enprime pou fòme trè rijid ak lejè.
eleman konpoze. Atik sa a prezante yon tantativ eksploratwa nan fabrikasyon dijital nan panno fasad mens vè konpoze lè l sèvi avèk robo endistriyèl. Li eksplike konsèp nan nimerik workflows faktori a faktori, ki gen ladan konsepsyon asistans òdinatè (CAD), jeni (CAE), ak fabrikasyon (CAM). Etid la demontre yon pwosesis konsepsyon parametrik ki pèmèt entegrasyon san pwoblèm nan zouti analiz dijital.
Anplis de sa, pwosesis sa a demontre potansyèl la ak defi nan manifakti dijital panno konpoze vè mens. Gen kèk nan etap fabrikasyon ki fèt pa yon bra robo endistriyèl, tankou fabrikasyon aditif gwo fòma, machin sifas, kolan ak pwosesis asanble, yo eksplike isit la. Finalman, pou premye fwa, yo te jwenn yon konpreyansyon pwofon sou pwopriyete mekanik panno konpoze atravè etid eksperimantal ak nimerik ak evalyasyon pwopriyete mekanik panno konpoze anba chaj sifas yo. Konsèp jeneral konsepsyon dijital ak workflow fabwikasyon, ansanm ak rezilta etid eksperimantal yo, bay yon baz pou plis entegrasyon nan definisyon fòm ak metòd analiz, osi byen ke pou fè etid mekanik vaste nan syans nan lavni.
Metòd fabrikasyon dijital pèmèt nou amelyore pwodiksyon pa transfòme metòd tradisyonèl yo ak bay nouvo posiblite konsepsyon [1]. Metòd konstriksyon tradisyonèl yo gen tandans abuze materyèl an tèm de pri, jeyometri debaz, ak sekirite. Lè w deplase konstriksyon nan faktori, lè l sèvi avèk prefabrikasyon modilè ak robotik pou aplike nouvo metòd konsepsyon, materyèl yo ka itilize avèk efikasite san yo pa konpwomèt sekirite. Manifakti dijital pèmèt nou elaji imajinasyon konsepsyon nou an pou kreye fòm jeyometrik ki pi divès, efikas ak anbisye. Pandan ke pwosesis yo konsepsyon ak kalkil yo te lajman nimerik, manifakti ak asanble yo toujou lajman fè alamen nan fason tradisyonèl yo. Pou fè fas ak estrikti de pli zan pli konplèks fòm lib, pwosesis fabrikasyon dijital yo ap vin de pli zan pli enpòtan. Dezi a pou libète ak fleksibilite konsepsyon, espesyalman lè li rive fasad, ap grandi piti piti. Anplis de efè vizyèl la, fasad ki gen fòm lib pèmèt ou kreye estrikti ki pi efikas, pa egzanp, atravè itilizasyon efè manbràn [2]. Anplis de sa, gwo potansyèl nan pwosesis fabrikasyon dijital manti nan efikasite yo ak posibilite pou optimize konsepsyon.
Atik sa a eksplore ki jan teknoloji dijital ka itilize pou konsepsyon ak fabrike yon panèl fasad inovatè konpoze ki gen ladan yon nwayo polymère aditif fabrike ak lye panno eksteryè vè mens. Anplis de nouvo posiblite achitekti ki asosye ak itilizasyon vè mens, kritè anviwònman ak ekonomik yo te motivasyon enpòtan tou pou itilize mwens materyèl pou konstwi anvlòp bilding lan. Avèk chanjman nan klima, rate resous ak pri enèji k ap monte nan tan kap vini an, vè yo dwe itilize pi entelijan. Itilizasyon vè mens mwens pase 2 mm epè nan endistri elektwonik la fè fasad limyè a epi redwi itilizasyon matyè premyè.
Akòz fleksibilite segondè nan vè mens, li louvri nouvo posiblite pou aplikasyon achitekti ak an menm tan an poze nouvo defi jeni [3,4,5,6]. Pandan ke aplikasyon aktyèl la nan pwojè fasad lè l sèvi avèk vè mens se limite, se mens vè de pli zan pli yo te itilize nan jeni sivil ak syans achitekti. Akòz gwo kapasite vè mens nan deformation elastik, itilizasyon li nan fakad mande pou solisyon estriktirèl ranfòse [7]. Anplis eksplwate efè manbràn akòz jeyometri koube a [8], moman inèsi a kapab ogmante tou pa yon estrikti multikouch ki gen ladan yon nwayo polymère ak yon fèy vè deyò kole mens. Apwòch sa a te montre pwomès akòz itilizasyon yon nwayo difisil polikarbonat transparan, ki mwens dans pase vè. Anplis aksyon mekanik pozitif, kritè sekirite adisyonèl yo te rankontre [9].
Apwòch la nan etid sa a baze sou menm konsèp la, men lè l sèvi avèk yon nwayo translusid louvri-por ki fabrike aditif. Sa a garanti yon pi wo degre de libète jewometrik ak posiblite konsepsyon, osi byen ke entegrasyon an nan fonksyon fizik bilding nan [10]. Panno konpoze sa yo te pwouve patikilyèman efikas nan tès mekanik [11] epi yo pwomèt pou redwi kantite vè itilize jiska 80%. Sa a pa pral sèlman diminye resous ki nesesè yo, men tou, siyifikativman redwi pwa panno yo, kidonk ogmante efikasite nan substruktur la. Men, nouvo fòm konstriksyon mande pou nouvo fòm pwodiksyon. Estrikti efikas mande pou pwosesis manifakti efikas. Konsepsyon dijital kontribye nan fabrikasyon dijital. Atik sa a kontinye rechèch anvan otè a lè li prezante yon etid sou pwosesis fabrikasyon dijital panno konpoze vè mens pou robo endistriyèl yo. Konsantre a se sou nimerize workflow fichye a faktori premye pwototip gwo fòma pou ogmante automatisation pwosesis fabrikasyon an.
Panèl konpoze an (Figi 1) konsiste de de kouch vè mens ki vlope nan yon nwayo polymère AM. De pati yo konekte ak lakòl. Objektif konsepsyon sa a se distribye chay la sou tout seksyon an avèk efikasite ke posib. Moman koube kreye estrès nòmal nan koki a. Fòs lateral lakòz estrès taye nan jwenti nwayo a ak adezif.
Kouch ekstèn estrikti sandwich la fèt ak vè mens. Nan prensip, yo pral itilize vè silikat soda-lacho. Avèk yon epesè sib <2 mm, pwosesis tanperaman tèmik la rive nan limit teknolojik aktyèl la. Chimikman ranfòse vè aluminosilicate ka konsidere kòm patikilyèman apwopriye si pi wo fòs obligatwa akòz konsepsyon (egzanp panno frèt ki plwaye) oswa itilize [12]. Transmisyon limyè a ak fonksyon pwoteksyon anviwònman yo pral konplete pa bon pwopriyete mekanik tankou bon rezistans grate ak yon modil Young relativman wo konpare ak lòt materyèl yo itilize nan konpoze. Akòz gwosè limite ki disponib pou vè mens ki sere chimikman, yo te itilize panno konplètman tanperaman 3 mm epè vè soda-lacho pou kreye premye pwototip gwo-echèl la.
Se estrikti sipò a konsidere kòm yon pati ki gen fòm nan panèl la konpoze. Prèske tout atribi yo afekte pa li. Mèsi a metòd fabrikasyon aditif la, li se tou sant pwosesis fabrikasyon dijital la. Thermoplastics yo trete pa fusion. Sa fè li posib pou itilize yon gwo kantite polymère diferan pou aplikasyon espesifik. Topoloji nan eleman prensipal yo ka fèt ak diferan anfaz depann sou fonksyon yo. Pou rezon sa a, konsepsyon fòm ka divize an kat kategori konsepsyon sa yo: konsepsyon estriktirèl, konsepsyon fonksyonèl, konsepsyon ayestetik, ak konsepsyon pwodiksyon. Chak kategori ka gen diferan rezon, ki ka mennen nan diferan topoloji.
Pandan etid preliminè a, kèk nan desen prensipal yo te teste pou konvnab nan konsepsyon yo [11]. Soti nan yon pwen de vi mekanik, sifas nwayo minimòm twa peryòd jiroskop la se patikilyèman efikas. Sa a bay gwo rezistans mekanik nan koube nan yon konsomasyon materyèl relativman ba. Anplis de estrikti selilè debaz yo repwodui nan rejyon sifas yo, topoloji a kapab tou pwodwi pa lòt teknik jwenn fòm. Jenerasyon liy estrès se youn nan fason posib pou optimize rèd nan pwa ki pi ba posib [13]. Sepandan, estrikti siwo myèl, lajman ki itilize nan konstriksyon sandwich, yo te itilize kòm yon pwen depa pou devlopman liy pwodiksyon an. Fòm debaz sa a mennen nan pwogrè rapid nan pwodiksyon, espesyalman atravè pwogram zouti fasil. Konpòtman li nan panno konpoze yo te etidye anpil [14, 15, 16] ak aparans la ka chanje nan plizyè fason atravè paramètrizasyon epi yo ka itilize tou pou konsèp optimize inisyal.
Genyen anpil polymères thermoplastique pou konsidere lè w ap chwazi yon polymère, selon pwosesis extrusion te itilize. Premye etid preliminè nan materyèl ti-echèl te redwi kantite polymère konsidere kòm apwopriye pou itilize nan fakad [11]. Polikarbonat (PC) pwomèt akòz rezistans chalè li yo, rezistans UV ak gwo frigidité. Akòz plis envestisman teknik ak finansye ki nesesè pou trete polikarbonat, yo te itilize ethylene glycol modifye polyethylene terephthalate (PETG) pou pwodwi premye pwototip yo. Li patikilyèman fasil pou trete nan tanperati relativman ba ak yon risk ki ba nan estrès tèmik ak deformation eleman. Pwototip yo montre isit la fèt ak PETG resikle ki rele PIPG. Te materyèl la preliminèman seche nan 60 ° C pou omwen 4 èdtan ak trete nan granules ak yon kontni fib vè 20% [17].
Adezif la bay yon lyen solid ant estrikti nwayo polymère a ak kouvèti an vè mens. Lè panno konpoze yo sibi chaj koube, jwenti yo adezif yo sibi estrès taye. Se poutèt sa, yon adezif pi rèd pi pito epi li ka diminye devyasyon. Adhésifs klè ede tou bay bon jan kalite vizyèl segondè lè yo kole ak vè klè. Yon lòt faktè enpòtan lè w ap chwazi yon adezif se fabrikasyon ak entegrasyon nan pwosesis pwodiksyon otomatik yo. Isit la UV geri adhésifs ak tan geri fleksib ka anpil senplifye pwezante kouch kouvèti yo. Dapre tès preliminè yo, yo te teste yon seri adezif pou konvnab yo pou panno konpoze vè mens [18]. Loctite® AA 3345™ UV gerizon acrylate [19] te pwouve yo patikilyèman apwopriye pou pwosesis sa a.
Pou pran avantaj de posiblite yo nan fabrikasyon aditif ak fleksibilite nan vè mens, tout pwosesis la te fèt pou travay nimerik ak parametrik. Grasshopper yo itilize kòm yon koòdone pwogramasyon vizyèl, evite koòdone ant diferan pwogram. Tout disiplin (jeni, jeni ak fabrikasyon) pral sipòte ak konplete youn ak lòt nan yon sèl dosye ak fidbak dirèk nan men operatè a. Nan etap sa a nan etid la, workflow la toujou sou devlopman epi swiv modèl ki montre nan Figi 2. Objektif yo diferan yo ka gwoupe nan kategori nan disiplin.
Malgre ke pwodiksyon an nan panno sandwich nan papye sa a te otomatize ak konsepsyon itilizatè-santre ak preparasyon fabwikasyon, entegrasyon an ak validation nan zouti jeni endividyèl pa te konplètman reyalize. Ki baze sou konsepsyon parametrik jeyometri fasad la, li posib pou konsepsyon koki ekstèn bilding lan nan nivo macro (fasad) ak meso (panno fasad). Nan dezyèm etap la, bouk fidbak jeni an gen pou objaktif pou evalye sekirite ak konvnab kòm byen ke rantabilite nan fabrikasyon miray rido. Finalman, panno yo ki kapab lakòz yo pare pou pwodiksyon dijital. Pwogram nan trete estrikti debaz la devlope nan kòd G ki lizib nan machin epi li prepare li pou fabrikasyon aditif, pòs-pwosesis soustraktif ak lyezon vè.
Pwosesis konsepsyon an konsidere nan de nivo diferan. Anplis de sa nan lefèt ke fòm nan macro nan fasad yo afekte jeyometri a nan chak panèl konpoze, topoloji nan nwayo a tèt li kapab tou fèt nan nivo meso. Lè w ap itilize yon modèl fasad parametrik, fòm ak aparans ka enfliyanse pa egzanp seksyon fasad yo lè l sèvi avèk koulis yo montre nan Figi 3. Kidonk, sifas total la konsiste de yon sifas évolutive defini itilizatè a ki ka defòme lè l sèvi avèk pwen atraktè ak modifye pa espesifye yon minimòm ak maksimòm degre deformation. Sa a bay yon wo degre de fleksibilite nan konsepsyon anvlòp bilding yo. Sepandan, degre sa a nan libète limite pa kontrent teknik ak fabrikasyon, ki fè yo Lè sa a, jwe moute pa algoritm yo nan pati nan jeni.
Anplis de wotè ak lajè tout fasad la, yo detèmine divizyon panno fasad yo. Kòm pou panno fasad endividyèl yo, yo ka defini plis jisteman nan nivo meso. Sa a afekte topoloji nan estrikti debaz la tèt li, osi byen ke epesè nan glas la. De varyab sa yo, osi byen ke gwosè panèl la, gen yon relasyon enpòtan ak modèl jeni mekanik. Ka konsepsyon ak devlopman nan tout nivo macro ak meso dwe te pote soti an tèm de optimize nan kat kategori yo nan estrikti, fonksyon, estetik ak konsepsyon pwodwi. Itilizatè yo ka devlope aparans an jeneral nan anvlòp bilding lan lè yo bay zòn sa yo priyorite.
Pwojè a sipòte pa pati jeni lè l sèvi avèk yon bouk fidbak. Pou sa ka fèt, objektif ak kondisyon fwontyè yo defini nan kategori optimize yo montre nan Fig. 2. Yo bay koridò ki teknikman posib, fizikman solid, ak san danje pou bati nan yon pwen de vi jeni, ki gen yon enpak enpòtan sou konsepsyon. Sa a se pwen depa pou plizyè zouti ki ka entegre dirèkteman nan Grasshopper. Nan plis envestigasyon, pwopriyete mekanik yo ka evalye lè l sèvi avèk analiz eleman fini (FEM) oswa menm kalkil analyse.
Anplis de sa, etid radyasyon solè, analiz liy-of-sight, ak modèl dire solèy ka evalye enpak panno konpoze sou fizik bilding. Li enpòtan pou pa twò limite vitès, efikasite ak fleksibilite nan pwosesis konsepsyon an. Kòm sa yo, rezilta yo jwenn isit la yo te fèt pou bay plis konsèy ak sipò nan pwosesis konsepsyon an epi yo pa yon ranplasan pou analiz detaye ak jistifikasyon nan fen pwosesis konsepsyon an. Plan estratejik sa a mete fondasyon pou plis rechèch kategorik pou rezilta pwouve. Pou egzanp, yon ti kras poko konnen sou konpòtman an mekanik nan panno konpoze anba chaj divès kalite ak kondisyon sipò.
Yon fwa konsepsyon an ak jeni konplè, modèl la pare pou pwodiksyon dijital. Pwosesis fabrikasyon an divize an kat etap (figi 4). Premyèman, estrikti prensipal la te aditif fabrike lè l sèvi avèk yon gwo-echèl etablisman enprime 3D robotik. Lè sa a, sifas la moulen lè l sèvi avèk menm sistèm robotik la pou amelyore kalite sifas ki nesesè pou bon lyezon. Apre fraisage, adezif la aplike sou estrikti debaz la lè l sèvi avèk yon sistèm dòz ki fèt espesyalman monte sou menm sistèm robotik yo itilize pou pwosesis enprime ak fraisage. Finalman, vè a enstale epi mete anvan UV geri nan jwenti a estokaj.
Pou fabrikasyon aditif, topoloji defini estrikti ki kache a dwe tradui nan lang machin CNC (GCode). Pou rezilta inifòm ak bon jan kalite segondè, objektif la se enprime chak kouch san yo pa bouch la extruder tonbe. Sa a anpeche twòp presyon vle nan kòmansman ak nan fen mouvman an. Se poutèt sa, yo te ekri yon script jenerasyon trajectoire kontinyèl pou modèl selil yo te itilize a. Sa a pral kreye yon poliline parametrik kontinyèl ak menm pwen yo kòmanse ak fen, ki adapte ak gwosè panèl la chwazi, kantite ak gwosè siwo myèl dapre konsepsyon. Anplis de sa, paramèt tankou lajè liy ak wotè liy ka espesifye anvan mete liy yo reyalize wotè a vle nan estrikti prensipal la. Pwochen etap la nan script la se ekri kòmandman G-kòd yo.
Sa a se fè nan anrejistreman kowòdone yo nan chak pwen sou liy lan ak enfòmasyon adisyonèl machin tankou lòt aks ki enpòtan pou pwezante ak kontwòl volim ekstrizyon. Lè sa a, G-kòd ki kapab lakòz ka transfere nan machin pwodiksyon an. Nan egzanp sa a, yo itilize yon bra robo endistriyèl Comau NJ165 sou yon ray lineyè pou kontwole yon extruder CEAD E25 dapre G-kòd la (Figi 5). Premye pwototip itilize PETG pòs-endistriyèl ak yon kontni fib vè 20%. An tèm de tès mekanik, gwosè sib la se fèmen nan gwosè a nan endistri konstriksyon, kidonk dimansyon yo nan eleman prensipal la se 1983 × 876 mm ak 6 × 4 selil siwo myèl. 6 mm ak 2 mm segondè.
Tès preliminè yo te montre ke gen yon diferans nan fòs adezif ant adezif ak résine enprime 3D depann sou pwopriyete sifas li yo. Pou fè sa, espesimèn tès fabrikasyon aditif yo kole oswa laminated sou vè ak sibi tansyon oswa taye. Pandan pwosesis preliminè mekanik sifas polymère a pa fraisage, fòs la ogmante anpil (figi 6). Anplis de sa, li amelyore plat la nan nwayo a ak anpeche domaj ki te koze pa ekstrizyon twòp. Akrilat LOCTITE® AA 3345™ [19] ki ka geri UV yo itilize isit la sansib a kondisyon pwosesis yo.
Sa a souvan lakòz yon devyasyon estanda ki pi wo pou echantiyon tès kosyon yo. Apre manifakti aditif, estrikti debaz la te moulen sou yon machin fraisage pwofil. Kòd G ki nesesè pou operasyon sa a otomatikman pwodui nan chemen zouti ki deja kreye pou pwosesis enprime 3D la. Estrikti debaz la bezwen enprime yon ti kras pi wo pase wotè debaz la gen entansyon. Nan egzanp sa a, estrikti nwayo 18 mm epè yo te redwi a 14 mm.
Pati sa a nan pwosesis fabrikasyon an se yon gwo defi pou automatisation konplè. Itilizasyon adhésifs mete gwo demand sou presizyon ak presizyon nan machin. Yo itilize sistèm dòz pneumatik la pou aplike adezif la sou estrikti debaz la. Li se gide pa robo a sou sifas la fraisage an akò ak chemen an zouti defini. Li sanble ke ranplase pwent tradisyonèl distribisyon an ak yon bwòs se espesyalman avantaje. Sa a pèmèt adezif viskozite ki ba yo dwe dispanse inifòm pa volim. Se kantite lajan sa a detèmine pa presyon an nan sistèm nan ak vitès la nan robo la. Pou pi gwo presizyon ak bon jan kalite lyezon segondè, vitès vwayaj ki ba nan 200 a 800 mm / min yo pi pito.
Acrylate ak yon viskozite mwayèn nan 1500 mPa * s te aplike nan miray la nan nwayo a polymère 6 mm lajè lè l sèvi avèk yon bwòs dòz ak yon dyamèt enteryè nan 0.84 mm ak yon lajè bwòs nan 5 nan yon presyon aplike nan 0.3 a 0.6 mbar. mm. Lè sa a, adezif la gaye sou sifas la nan substra a epi li fòme yon kouch 1 mm epè akòz tansyon sifas yo. Detèminasyon egzak la nan epesè adezif la pa ka ankò otomatize. Dire a nan pwosesis la se yon kritè enpòtan pou chwazi yon adezif. Estrikti debaz ki pwodui isit la gen yon longè tras 26 m ak Se poutèt sa yon tan aplikasyon nan 30 a 60 minit.
Apre w fin aplike adezif la, enstale fenèt la doub lustres an plas. Akòz epesè ki ba nan materyèl la, vè mens deja fòtman defòme pa pwa pwòp li yo epi yo dwe Se poutèt sa dwe pozisyone kòm respire ke posib. Pou sa, chanm konpwesyon lè ventouse vè ak tan-dispèse ventouse yo te itilize. Li se mete sou eleman nan lè l sèvi avèk yon teknik, epi nan lavni an ka mete dirèkteman lè l sèvi avèk robo. Plak vè a te mete paralèl ak sifas nwayo a sou kouch adezif la. Akòz pwa a pi lejè, yon plak anplis vè (4 a 6 mm epè) ogmante presyon an sou li.
Rezilta a ta dwe mouye nèt sou sifas vè sou estrikti debaz la, jan yo ka jije nan yon premye enspeksyon vizyèl nan diferans koulè vizib. Pwosesis aplikasyon an kapab tou gen yon enpak siyifikatif sou bon jan kalite a nan jwenti final la estokaj. Yon fwa yo kole, panno vè yo pa dwe deplase paske sa a pral lakòz rezidi adezif vizib sou glas la ak domaj nan kouch adezif aktyèl la. Finalman, adezif la geri ak radyasyon UV nan yon longèdonn 365 nm. Pou fè sa, yon lanp UV ak yon dansite pouvwa 6 mW/cm2 piti piti pase sou tout sifas adezif la pou 60 s.
Konsèp ki lejè ak customizable panno konpoze vè mens ak nwayo polymère aditif fabrike diskite isit la gen entansyon pou itilize nan fasad nan lavni. Se konsa, panno konpoze yo dwe konfòme yo ak estanda ki aplikab yo epi satisfè kondisyon yo pou eta limit sèvis (SLS), eta limit fòs ultim (ULS) ak kondisyon sekirite. Se poutèt sa, panno konpoze yo dwe san danje, fò, ak rèd ase pou kenbe tèt ak chaj (tankou chaj sifas) san yo pa kraze oswa deformation twòp. Pou mennen ankèt sou repons mekanik panno konpoze vè mens ki te deja fabrike (jan sa dekri nan seksyon Tès Mekanik), yo te sibi tès chaj van jan sa dekri nan pwochen seksyon an.
Objektif tès fizik la se etidye pwopriyete mekanik panno konpoze nan mi ekstèn anba chay van. Pou sa ka fèt, panno konpoze ki fòme ak yon 3 mm epè plen tanpered fèy ekstèn vè ak yon nwayo 14 mm epè aditif fabrike (ki soti nan PIPG-GF20) yo te fabrike jan sa dekri pi wo a lè l sèvi avèk Henkel Loctite AA 3345 adezif (Fig. 7 agoch). )). . Lè sa a, panno yo konpoze yo tache ak ankadreman an sipò bwa ak vis metal ki kondwi nan ankadreman an bwa ak nan kote sa yo nan estrikti prensipal la. Yo te mete 30 vis alantou perimèt panèl la (gade liy nwa a sou bò gòch nan Fig. 7) pou repwodui kondisyon sipò lineyè alantou perimèt la pi pre ke posib.
Lè sa a, ankadreman tès la te sele sou miray tès la deyò lè w aplike presyon van oswa aspirasyon van dèyè panèl la konpoze (Figi 7, anwo adwat). Yo itilize yon sistèm korelasyon dijital (DIC) pou anrejistre done yo. Pou fè sa, vè deyò panèl la konpoze kouvri ak yon fèy elastik mens enprime sou li ak yon modèl bri pearline (figi 7, anba adwat). DIC itilize de kamera pou anrejistre pozisyon relatif tout pwen mezi yo sou tout sifas vè a. Yo te anrejistre de imaj pou chak segonn epi yo te itilize pou evalyasyon. Presyon nan chanm lan, ki te antoure pa panno konpoze, ogmante pa mwayen yon fanatik nan ogmantasyon 1000 Pa jiska yon valè maksimòm de 4000 Pa, pou chak nivo chaj kenbe pou 10 segonn.
Konfigirasyon fizik eksperyans lan reprezante tou pa yon modèl nimerik ak menm dimansyon jeyometrik yo. Pou sa, yo itilize pwogram nimerik Ansys Mechanical. Estrikti debaz la te may jewometrik lè l sèvi avèk SOLID 185 eleman egzagonal ak 20 mm kote pou vè ak SOLID 187 eleman tetraedral ak 3 mm kote. Pou senplifye modèl, nan etap sa a nan etid la, li sipoze isit la ke acrylate yo itilize se depreferans rijid ak mens, epi li defini kòm yon kosyon rijid ant glas la ak materyèl debaz la.
Panno yo konpoze yo fiks nan yon liy dwat deyò nwayo a, epi panèl la vè sibi yon chaj presyon sifas nan 4000 Pa. Malgre ke jeyometrik nonlinearities yo te pran an kont nan modèl la, se sèlman modèl materyèl lineyè yo te itilize nan etap sa a nan la. etid. Malgre ke sa a se yon sipozisyon valab pou repons lineyè elastik vè (E = 70,000 MPa), dapre fèy done manifakti a nan (viskoelastik) materyèl nwayo polymère a [17], yo te itilize rèd lineyè E = 8245 MPa nan. analiz aktyèl la ta dwe konsidere rigoureusement epi yo pral etidye nan rechèch nan lavni.
Rezilta yo prezante isit la yo evalye sitou pou deformation nan chaj van maksimòm jiska 4000 Pa (=ˆ4kN/m2). Pou sa, imaj yo anrejistre pa metòd la DIC yo te konpare ak rezilta yo nan simulation nimerik (FEM) (Fig. 8, anba adwat). Pandan ke yo kalkile yon souch total ideyal nan 0 mm ak sipò lineyè "ideyal" nan rejyon kwen an (sa vle di, perimèt panèl) nan FEM la, deplasman fizik rejyon kwen an dwe pran an kont lè yo evalye DIC la. Sa a se akòz tolerans enstalasyon ak deformation nan ankadreman tès la ak sele li yo. Pou konparezon, deplasman an mwayèn nan rejyon an kwen (tire liy blan nan Fig. 8) te soustraksyon nan deplasman an maksimòm nan sant la nan panèl la. Deplasman yo detèmine pa DIC ak FEA yo konpare nan Tablo 1 epi yo montre grafikman nan kwen siperyè agòch Figi 8.
Kat nivo chaj aplike nan modèl eksperimantal la te itilize kòm pwen kontwòl pou evalyasyon ak evalye nan FEM la. Deplasman santral maksimòm plak la konpoze nan eta a dechaje te detèmine pa mezi DIC nan yon nivo chaj nan 4000 Pa nan 2.18 mm. Pandan ke deplasman FEA nan pi ba chaj (jiska 2000 Pa) ka toujou repwodui avèk presizyon valè eksperimantal, ogmantasyon ki pa lineyè nan souch nan pi wo chaj yo pa ka kalkile avèk presizyon.
Sepandan, etid yo te montre ke panno konpoze ka kenbe tèt ak chaj van ekstrèm. Segondè frigidité panno ki lejè yo vle di an patikilye. Sèvi ak kalkil analyse ki baze sou teyori lineyè plak Kirchhoff [20], yon deformation 2.18 mm nan 4000 Pa koresponn ak deformation yon sèl plak vè 12 mm epè anba menm kondisyon limit yo. Kòm yon rezilta, epesè nan glas la (ki se enèji entansif nan pwodiksyon) nan panèl konpoze sa a ka redwi a 2 x 3mm vè, sa ki lakòz yon ekonomize materyèl nan 50%. Diminye pwa an jeneral nan panèl la bay benefis adisyonèl an tèm de asanble. Pandan ke yon panèl konpoze 30 kg ka fasilman okipe pa de moun, yon panèl vè tradisyonèl 50 kg mande pou sipò teknik pou avanse pou pi san danje. Yo nan lòd yo reprezante avèk presizyon konpòtman mekanik la, yo pral mande plis modèl nimerik detaye nan etid nan lavni. Analiz eleman fini yo ka amelyore plis ak modèl materyèl ki pa lineyè plis pou polymères ak modèl kosyon adezif.
Devlopman ak amelyorasyon nan pwosesis dijital jwe yon wòl kle nan amelyore pèfòmans ekonomik ak anviwònman an nan endistri konstriksyon. Anplis de sa, itilizasyon vè mens nan fasad pwomèt ekonomi enèji ak resous ak ouvè nouvo posiblite pou achitekti. Sepandan, akòz ti epesè glas la, nouvo solisyon konsepsyon yo oblije byen ranfòse glas la. Se poutèt sa, etid la prezante nan atik sa a eksplore konsèp panno konpoze ki fèt ak vè mens ak estrikti debaz polymère enprime 3D ranfòse. Pwosesis pwodiksyon an antye soti nan konsepsyon rive nan pwodiksyon an te nimerik ak otomatize. Avèk èd Grasshopper, yo te devlope yon workflow dosye-a-faktori pou pèmèt itilize panno konpoze vè mens nan fasad nan lavni.
Pwodiksyon an nan premye pwototip demontre posibilite ak defi nan fabrikasyon robotik. Pandan ke fabrikasyon aditif ak soustraktif yo deja byen entegre, aplikasyon ak asanble adezif konplètman otomatize an patikilye prezante defi adisyonèl yo dwe adrese nan rechèch nan lavni. Atravè tès mekanik preliminè ak modèl rechèch eleman fini ki asosye, li te montre ke panno vèr ki lejè ak mens bay ase rèd koube pou aplikasyon pou fasad yo, menm anba kondisyon chaj van ekstrèm. Rechèch kontinyèl otè yo pral eksplore plis potansyèl panno konpoze vè mens ki fabrike dijitalman pou aplikasyon fasad epi demontre efikasite yo.
Otè yo ta renmen remèsye tout sipòtè ki asosye ak travay rechèch sa a. Mèsi a pwogram finansman EFRE SAB ki finanse nan fon Inyon Ewopeyen an nan fòm sibvansyon No. pou bay resous finansye pou achte yon manipilatè ak yon extruder ak yon aparèy fraisage. 100537005. Anplis de sa, AiF-ZIM te rekonèt pou finansman pwojè rechèch Glasfur3D (nimewo sibvansyon ZF4123725WZ9) an kolaborasyon ak Glaswerkstätten Glas Ahne, ki te bay gwo sipò pou travay rechèch sa a. Finalman, laboratwa Friedrich Siemens ak kolaboratè li yo, espesyalman Felix Hegewald ak asistan etidyan Jonathan Holzerr, rekonèt sipò teknik ak aplikasyon fabrikasyon ak tès fizik ki te fòme baz pou papye sa a.
Tan pòs: Out-04-2023