Panganggone kaca tipis janji bisa ngrampungake macem-macem tugas ing industri konstruksi. Saliyane mupangat lingkungan kanthi nggunakake sumber daya sing luwih efisien, arsitek bisa nggunakake kaca tipis kanggo entuk kebebasan desain anyar. Adhedhasar teori sandwich, kaca tipis fleksibel bisa digabung karo inti polimer sel terbuka 3D sing dicithak kanggo mbentuk kaku lan entheng banget.
unsur komposit. Artikel iki nyedhiyakake upaya eksplorasi ing fabrikasi digital panel fasad komposit kaca tipis nggunakake robot industri. Iki nerangake konsep digitalisasi alur kerja pabrik menyang pabrik, kalebu desain dibantu komputer (CAD), teknik (CAE), lan manufaktur (CAM). Panliten kasebut nuduhake proses desain parametrik sing ngidini integrasi alat analisis digital kanthi lancar.
Kajaba iku, proses iki nuduhake potensial lan tantangan kanggo nggawe panel komposit kaca tipis kanthi digital. Sawetara langkah manufaktur sing ditindakake dening lengen robot industri, kayata manufaktur aditif format gedhe, mesin permukaan, gluing lan proses perakitan, diterangake ing kene. Pungkasan, kanggo pisanan, pangerten sing jero babagan sifat mekanik panel komposit wis diduweni liwat studi eksperimen lan numerik lan evaluasi sifat mekanik panel komposit ing beban permukaan. Konsep sakabèhé saka desain digital lan alur kerja fabrikasi, uga asil studi eksperimen, nyedhiyakake basis kanggo integrasi luwih saka definisi wangun lan metode analisis, uga kanggo nganakake studi mekanistik ekstensif ing studi mangsa ngarep.
Cara manufaktur digital ngidini kita nambah produksi kanthi ngowahi cara tradisional lan menehi kemungkinan desain anyar [1]. Cara bangunan tradisional cenderung overuse bahan ing syarat-syarat biaya, geometri dhasar, lan safety. Kanthi mindhah konstruksi menyang pabrik, nggunakake prefabrikasi modular lan robotik kanggo ngetrapake metode desain anyar, bahan bisa digunakake kanthi efisien tanpa ngrusak keamanan. Manufaktur digital ngidini kita ngembangake imajinasi desain kanggo nggawe bentuk geometris sing luwih maneka warna, efisien lan ambisius. Nalika proses desain lan pitungan umume wis digital, manufaktur lan perakitan isih ditindakake kanthi tangan kanthi cara tradisional. Kanggo ngatasi struktur bentuk bebas sing saya kompleks, proses manufaktur digital dadi saya penting. Kepinginan kanggo kebebasan lan keluwesan desain, utamane babagan fasad, terus berkembang. Saliyane efek visual, fasad bentuk bebas uga ngidini sampeyan nggawe struktur sing luwih efisien, umpamane, kanthi nggunakake efek membran [2]. Kajaba iku, potensial gedhe saka proses manufaktur digital dumunung ing efisiensi lan kemungkinan optimasi desain.
Artikel iki nylidiki carane teknologi digital bisa digunakake kanggo ngrancang lan nggawe panel fasad komposit inovatif sing kasusun saka inti polimer sing digawe aditif lan panel njaba kaca tipis sing diikat. Saliyane kemungkinan arsitektur anyar sing digandhengake karo panggunaan kaca tipis, kritéria lingkungan lan ekonomi uga dadi motivasi penting kanggo nggunakake bahan sing kurang kanggo mbangun amplop bangunan. Kanthi owah-owahan iklim, kekurangan sumber daya lan rega energi mundhak ing mangsa ngarep, kaca kudu digunakake kanthi luwih pinter. Panggunaan kaca tipis kurang saka 2 mm saka industri elektronik ndadekake fasad cahya lan nyuda panggunaan bahan mentah.
Amarga fleksibilitas dhuwur saka kaca tipis, mbukak kemungkinan anyar kanggo aplikasi arsitektur lan ing wektu sing padha nuduhke tantangan engineering anyar [3,4,5,6]. Nalika implementasine proyek fasad saiki nggunakake kaca tipis diwatesi, kaca tipis saya akeh digunakake ing teknik sipil lan studi arsitektur. Amarga kemampuan dhuwur saka kaca tipis kanggo deformasi elastis, panggunaan ing fasad mbutuhake solusi struktur sing dikuatake [7]. Saliyane ngeksploitasi efek membran amarga geometri mlengkung [8], momen inersia uga bisa ditambah kanthi struktur multilayer sing kasusun saka inti polimer lan lembaran njaba kaca tipis sing dilem. Pendekatan iki wis janji amarga nggunakake inti polikarbonat transparan hard, sing kurang kandhel tinimbang kaca. Saliyane tumindak mekanik sing positif, kritéria safety tambahan ditemokake [9].
Pendekatan ing panaliten ing ngisor iki adhedhasar konsep sing padha, nanging nggunakake inti tembus pori-pori sing digawe aditif. Iki njamin tingkat kebebasan geometris lan kemungkinan desain sing luwih dhuwur, uga integrasi fungsi fisik bangunan [10]. Panel komposit kasebut wis kabukten utamane efektif ing uji mekanik [11] lan janji bakal nyuda jumlah kaca sing digunakake nganti 80%. Iki ora mung nyuda sumber daya sing dibutuhake, nanging uga nyuda bobot panel kanthi signifikan, saéngga nambah efisiensi substruktur. Nanging wangun anyar saka construction mbutuhake wangun anyar saka produksi. Struktur sing efisien mbutuhake proses manufaktur sing efisien. Desain digital nyumbang kanggo manufaktur digital. Artikel iki nerusake riset sadurunge penulis kanthi nampilake studi babagan proses manufaktur digital panel komposit kaca tipis kanggo robot industri. Fokus ing digitalisasi alur kerja file-menyang-pabrik saka prototipe format gedhe pisanan kanggo nambah otomatisasi proses manufaktur.
Panel komposit (Gambar 1) kasusun saka rong lapisan kaca tipis sing dibungkus inti polimer AM. Loro bagean disambungake karo lim. Tujuan saka desain iki yaiku nyebarake beban ing kabeh bagean kanthi efisien. Momen mlengkung nggawe tekanan normal ing cangkang. Gaya lateral nyebabake tegangan geser ing sendi inti lan adesif.
Lapisan njaba struktur sandwich digawe saka kaca tipis. Ing prinsip, kaca silikat soda-jeruk bakal digunakake. Kanthi kekandelan target <2 mm, proses tempering termal tekan watesan teknologi saiki. Kaca aluminosilikat sing dikuatake kanthi kimia bisa dianggep cocok banget yen kekuatan sing luwih dhuwur dibutuhake amarga desain (contone, panel sing dilipat kadhemen) utawa panggunaan [12]. Transmisi cahya lan fungsi perlindungan lingkungan bakal dilengkapi karo sifat mekanik sing apik kayata tahan gores sing apik lan modulus Young sing relatif dhuwur dibandhingake karo bahan liyane sing digunakake ing komposit. Amarga ukuran winates kasedhiya kanggo kaca lancip kimia toughened, panel kaca soda-jeruk kandel 3 mm kebak tempered digunakake kanggo nggawe prototipe gedhe-ukuran pisanan.
Struktur pendukung dianggep minangka bagéan saka panel komposit. Meh kabeh atribut kena pengaruh. Thanks kanggo metode manufaktur aditif, uga dadi pusat proses manufaktur digital. Thermoplastics diproses kanthi fusing. Iki ndadekake iku bisa kanggo nggunakake nomer akeh polimer beda kanggo aplikasi tartamtu. Topologi unsur-unsur utama bisa dirancang kanthi penekanan sing beda-beda gumantung saka fungsine. Kanggo tujuan iki, desain wangun bisa dipérang dadi papat kategori desain ing ngisor iki: desain struktural, desain fungsional, desain estetika, lan desain produksi. Saben kategori bisa duwe tujuan sing beda-beda, sing bisa nyebabake topologi sing beda.
Sajrone pasinaon pambuka, sawetara desain utama diuji kanggo cocog desaine [11]. Saka sudut pandang mekanik, permukaan inti minimal telung periode gyroscope utamane efektif. Iki menehi resistance mechanical dhuwur kanggo mlengkung ing konsumsi bahan relatif kurang. Saliyane struktur dhasar seluler sing direproduksi ing wilayah permukaan, topologi uga bisa diasilake kanthi teknik nemokake wangun liyane. Generasi garis stres minangka salah sawijining cara kanggo ngoptimalake kekakuan kanthi bobot sing paling murah [13]. Nanging, struktur honeycomb, sing digunakake ing konstruksi sandwich, wis digunakake minangka titik wiwitan kanggo pangembangan jalur produksi. Wangun dhasar iki nyebabake kemajuan kanthi cepet ing produksi, utamane liwat program toolpath sing gampang. Prilaku ing panel komposit wis ditliti sacara ekstensif [14, 15, 16] lan tampilan bisa diganti kanthi pirang-pirang cara liwat parameterisasi lan uga bisa digunakake kanggo konsep optimasi awal.
Ana akeh polimer termoplastik sing kudu ditimbang nalika milih polimer, gumantung saka proses ekstrusi sing digunakake. Pasinaon awal babagan bahan skala cilik wis nyuda jumlah polimer sing dianggep cocog kanggo digunakake ing fasad [11]. Polycarbonate (PC) njanjeni amarga tahan panas, tahan UV lan kaku sing dhuwur. Amarga investasi teknis lan finansial tambahan sing dibutuhake kanggo ngolah polikarbonat, etilena glikol polietilen tereftalat (PETG) sing dimodifikasi etilena glikol digunakake kanggo ngasilake prototipe pisanan. Iku utamané gampang kanggo proses ing suhu relatif kurang karo resiko kurang saka kaku termal lan deformasi komponen. Prototipe sing ditampilake ing kene digawe saka PETG daur ulang sing diarani PIPG. Bahan kasebut dikeringake kanthi suhu 60 ° C paling sethithik 4 jam lan diolah dadi granula kanthi kandungan serat kaca 20% [17].
Adesif nyedhiyakake ikatan sing kuat antarane struktur inti polimer lan tutup kaca tipis. Nalika panel komposit kena beban mlengkung, sambungan adesif kena tekanan geser. Mulane, adhesive harder luwih disenengi lan bisa nyuda deflection. Adesif sing cetha uga mbantu nyedhiyakake kualitas visual sing dhuwur nalika diikat menyang kaca bening. Faktor penting liyane nalika milih adesif yaiku manufaktur lan integrasi menyang proses produksi otomatis. Ing kene, adhesives curing UV kanthi wektu perawatan sing fleksibel bisa nyederhanakake posisi lapisan tutup. Adhedhasar tes awal, seri adhesive diuji kanggo cocog kanggo panel komposit kaca tipis [18]. Loctite® AA 3345™ UV curable acrylate [19] kabukten cocok banget kanggo proses ing ngisor iki.
Kanggo entuk manfaat saka kemungkinan manufaktur aditif lan keluwesan kaca tipis, kabeh proses dirancang kanggo bisa digunakake kanthi digital lan parametrik. Grasshopper digunakake minangka antarmuka pemrograman visual, ngindhari antarmuka ing antarane macem-macem program. Kabeh disiplin (engineering, engineering lan manufaktur) bakal ndhukung lan nglengkapi siji liyane ing siji file kanthi umpan balik langsung saka operator. Ing tahap pasinaon iki, alur kerja isih dikembangake lan ngetutake pola sing ditampilake ing Gambar 2. Tujuan sing beda-beda bisa dikelompokake dadi kategori ing disiplin.
Sanajan produksi panel sandwich ing kertas iki wis otomatis kanthi desain lan persiapan fabrikasi pangguna-sentris, integrasi lan validasi alat teknik individu durung rampung. Adhedhasar desain parametrik geometri fasad, bisa kanggo ngrancang cangkang njaba bangunan ing tingkat makro (fasad) lan meso (panel fasad). Ing langkah kapindho, daur ulang umpan balik teknik tujuane kanggo ngevaluasi keamanan lan kesesuaian uga kelangsungan fabrikasi tembok langsir. Pungkasan, panel sing diasilake wis siyap kanggo produksi digital. Program kasebut ngolah struktur inti sing dikembangake ing kode G sing bisa diwaca mesin lan nyiapake kanggo manufaktur aditif, pangolahan pasca subtraktif lan ikatan kaca.
Proses desain dianggep ing rong tingkat sing beda. Saliyane kasunyatan manawa wangun makro facades mengaruhi geometri saben panel komposit, topologi inti dhewe uga bisa dirancang ing tingkat meso. Nalika nggunakake model fasad parametrik, wangun lan tampilan bisa dipengaruhi dening conto bagean fasad nggunakake slider sing ditampilake ing Gambar 3. Mangkono, permukaan total kasusun saka permukaan skalabel sing ditemtokake pangguna sing bisa dideformasi nggunakake penarik titik lan diowahi dening nemtokake tingkat deformasi minimal lan maksimum. Iki nyedhiyakake tingkat keluwesan sing dhuwur ing desain amplop bangunan. Nanging, derajat kebebasan iki diwatesi dening kendala teknis lan manufaktur, sing banjur dimainake dening algoritma ing bagean teknik.
Saliyane dhuwur lan jembar kabeh fasad, divisi panel fasad ditemtokake. Kanggo panel fasad individu, bisa ditetepake kanthi luwih tepat ing tingkat meso. Iki mengaruhi topologi struktur inti dhewe, uga kekandelan kaca. Variabel loro iki, uga ukuran panel, duwe hubungan penting karo pemodelan teknik mesin. Desain lan pangembangan kabeh tingkat makro lan meso bisa ditindakake kanthi optimalisasi ing patang kategori struktur, fungsi, estetika lan desain produk. Pangguna bisa ngembangake tampilan lan rasa sakabèhé saka amplop bangunan kanthi menehi prioritas ing wilayah kasebut.
Proyèk iki didhukung dening bagean engineering nggunakake loop umpan balik. Kanggo tujuan iki, tujuan lan kahanan wates ditetepake ing kategori optimalisasi sing ditampilake ing Fig. Iki minangka titik wiwitan kanggo macem-macem alat sing bisa diintegrasi langsung menyang Grasshopper. Ing investigasi luwih lanjut, sifat mekanik bisa dievaluasi nggunakake Analisis Unsur Finite (FEM) utawa uga pitungan analitis.
Kajaba iku, studi radiasi solar, analisis line-of-sight, lan modeling durasi sinar matahari bisa ngevaluasi pengaruh panel komposit ing fisika bangunan. Penting ora mbatesi kacepetan, efisiensi lan keluwesan proses desain. Dadi, asil sing dipikolehi ing kene wis dirancang kanggo menehi tuntunan lan dhukungan tambahan kanggo proses desain lan ora ngganti analisis lan kabeneran rinci ing pungkasan proses desain. Rencana strategis iki nyedhiyakake dhasar kanggo riset kategoris luwih lanjut kanggo asil sing wis kabukten. Contone, durung ngerti babagan prilaku mekanik panel komposit ing macem-macem kahanan beban lan dhukungan.
Sawise desain lan rekayasa rampung, model siap kanggo produksi digital. Proses manufaktur dipérang dadi papat sub-tahap (Gambar 4). Kaping pisanan, struktur utama digawe kanthi tambahan nggunakake fasilitas percetakan 3D robot skala gedhe. Lumahing banjur digiling nggunakake sistem robot sing padha kanggo nambah kualitas permukaan sing dibutuhake kanggo ikatan sing apik. Sawise panggilingan, adesif ditrapake ing sadawane struktur inti kanthi nggunakake sistem dosis sing dirancang khusus sing dipasang ing sistem robot sing padha digunakake kanggo proses percetakan lan penggilingan. Pungkasan, kaca kasebut dipasang lan dilebokake sadurunge ngobati UV saka sendi sing diikat.
Kanggo manufaktur aditif, topologi sing ditetepake saka struktur dhasar kudu diterjemahake menyang basa mesin CNC (GCode). Kanggo asil seragam lan kualitas dhuwur, goal kanggo print saben lapisan tanpa nozzle extruder tiba mati. Iki nyegah overpressure sing ora dikarepake ing wiwitan lan pungkasan gerakan. Mula, skrip generasi lintasan terus ditulis kanggo pola sel sing digunakake. Iki bakal nggawe polyline terus-terusan parametrik kanthi titik wiwitan lan pungkasan sing padha, sing cocog karo ukuran panel sing dipilih, nomer lan ukuran honeycombs miturut desain. Kajaba iku, paramèter kayata jembaré garis lan dhuwur baris bisa ditemtokake sadurunge mbikak garis kanggo entuk dhuwur sing dikarepake saka struktur utama. Langkah sabanjure ing script kanggo nulis printah G-kode.
Iki ditindakake kanthi ngrekam koordinat saben titik ing garis kanthi informasi mesin tambahan kayata sumbu liyane sing cocog kanggo posisi lan kontrol volume ekstrusi. G-kode sing diasilake banjur bisa ditransfer menyang mesin produksi. Ing conto iki, lengen robot industri Comau NJ165 ing ril linear digunakake kanggo kontrol extruder CEAD E25 miturut G-kode (Gambar 5). Prototipe pisanan nggunakake PETG pasca-industri kanthi kandungan serat kaca 20%. Ing babagan uji mekanik, ukuran target cedhak karo ukuran industri konstruksi, saengga dimensi unsur utama yaiku 1983 × 876 mm kanthi sel honeycomb 6 × 4. 6 mm lan 2 mm dhuwur.
Tes awal nuduhake manawa ana bedane kekuatan adesif ing antarane resin cetak lan 3D gumantung saka sifat permukaane. Kanggo nindakake iki, spesimen uji manufaktur aditif diikat utawa dilaminasi ing kaca lan kena ketegangan utawa nyukur. Sajrone pangolahan mekanik awal permukaan polimer kanthi penggilingan, kekuatan tambah akeh (Gambar 6). Kajaba iku, iku mbenakake flatness saka inti lan nyegah cacat disebabake over-extrusion. Akrilat LOCTITE® AA 3345™ [19] sing bisa diobati UV sing digunakake ing kene sensitif marang kondisi pangolahan.
Iki asring nyebabake standar deviasi sing luwih dhuwur kanggo conto tes ikatan. Sawise manufaktur aditif, struktur inti digiling ing mesin penggilingan profil. G-kode sing dibutuhake kanggo operasi iki kanthi otomatis digawe saka toolpaths wis digawe kanggo proses printing 3D. Struktur inti kudu dicithak rada luwih dhuwur tinimbang dhuwur inti sing dituju. Ing conto iki, 18 mm struktur inti nglukis wis suda kanggo 14 mm.
Bagean proses manufaktur iki minangka tantangan utama kanggo otomatisasi lengkap. Panggunaan adhesive ndadekake panjaluk dhuwur ing akurasi lan presisi mesin. Sistem dosis pneumatik digunakake kanggo ngetrapake adesif ing sadawane struktur inti. Iki dipandu dening robot ing sadawane permukaan penggilingan sesuai karo jalur alat sing ditetepake. Pranyata yen ngganti tip dispensing tradisional kanthi sikat utamane nguntungake. Iki ngidini adhesives viskositas kurang kanggo dispensed seragam dening volume. Jumlah iki ditemtokake dening tekanan ing sistem lan kacepetan robot. Kanggo presisi sing luwih dhuwur lan kualitas ikatan sing luwih dhuwur, kecepatan lelungan sing kurang saka 200 nganti 800 mm / min luwih disenengi.
Akrilat kanthi viskositas rata-rata 1500 mPa * s ditrapake ing tembok inti polimer kanthi ambane 6 mm kanthi nggunakake sikat dosis kanthi diameter jero 0,84 mm lan lebar sikat 5 kanthi tekanan 0,3 nganti 0,6 mbar. mm. Adesif banjur disebar ing permukaan substrat lan mbentuk lapisan sing kandel 1 mm amarga tegangan permukaan. Penentuan sing tepat saka kekandelan adesif durung bisa otomatis. Suwene proses minangka kritéria penting kanggo milih adesif. Struktur inti sing diprodhuksi ing kene nduweni dawa trek 26 m lan mulane wektu aplikasi 30 nganti 60 menit.
Sawise nglebokake adesif, pasang jendhela kaca pindho ing panggonane. Amarga kekandelan materi sing kurang, kaca tipis wis rusak banget amarga bobote dhewe lan mulane kudu dipanggonke kanthi rata. Kanggo iki, cangkir nyedhot kaca pneumatik karo cangkir nyedhot wektu-dispersed digunakake. Iki diselehake ing komponen nggunakake crane, lan ing mangsa ngarep bisa diselehake langsung nggunakake robot. Piring kaca diselehake sejajar karo permukaan inti ing lapisan adesif. Amarga bobot sing luwih entheng, piring kaca tambahan (4 nganti 6 mm nglukis) nambah tekanan.
Asil kudu lengkap wetting saka lumahing kaca sadawane struktur inti, minangka bisa biji saka pengawasan visual awal saka beda werna katon. Proses aplikasi uga bisa nduwe pengaruh sing signifikan marang kualitas sambungan ikatan pungkasan. Sawise diikat, panel kaca kudu ora dipindhah amarga iki bakal nyebabake residu adesif sing katon ing kaca lan cacat ing lapisan adesif sing nyata. Pungkasan, adesif diobati kanthi radiasi UV kanthi dawa gelombang 365 nm. Kanggo nindakake iki, lampu UV kanthi kapadhetan daya 6 mW / cm2 mboko sithik ngliwati kabeh permukaan adesif sajrone 60 detik.
Konsep panel komposit kaca tipis sing entheng lan bisa disesuaikan kanthi inti polimer sing digawe aditif sing dibahas ing kene dimaksudake kanggo digunakake ing fasad ngarep. Mangkono, panel komposit kudu tundhuk karo standar sing ditrapake lan nyukupi syarat kanggo negara watesan layanan (SLS), negara watesan kekuatan pokok (ULS) lan syarat safety. Mulane, panel komposit kudu aman, kuwat, lan cukup kaku kanggo nahan beban (kayata beban permukaan) tanpa rusak utawa deformasi sing gedhe banget. Kanggo neliti respon mekanik saka panel komposit kaca tipis sing digawe sadurunge (kaya sing diterangake ing bagean Pengujian Mekanik), padha ditindakake tes beban angin kaya sing diterangake ing bagean sabanjure.
Tujuan tes fisik yaiku nyinaoni sifat mekanik panel komposit tembok njaba ing ngisor beban angin. Kanggo iki pungkasan, panel komposit kasusun saka 3 mm nglukis full kaca tempered sheet njaba lan 14 mm nglukis aditif fabricated inti (saka PIPG-GF20) padha fabricated minangka diterangake ing ndhuwur nggunakake Henkel Loctite AA 3345 adhesive (Fig. 7 kiwa). )). . Panel komposit banjur dipasang ing pigura dhukungan kayu kanthi sekrup logam sing didorong liwat pigura kayu lan menyang pinggir struktur utama. 30 ngawut-awut padha diselehake watara keliling saka panel (ndeleng garis ireng ing sisih kiwa ing Fig. 7) kanggo ngasilaken kahanan support linear sak keliling minangka raket sabisa.
Pigura test banjur disegel ing tembok test njaba kanthi nggunakake tekanan angin utawa nyedhot angin ing mburi panel komposit (Gambar 7, sisih tengen ndhuwur). Sistem korelasi digital (DIC) digunakake kanggo ngrekam data. Kanggo nindakake iki, kaca njaba panel komposit ditutupi karo lembaran elastis tipis sing dicithak kanthi pola swara pearline (Gambar 7, sisih tengen ngisor). DIC nggunakake rong kamera kanggo ngrekam posisi relatif kabeh titik pangukuran ing kabeh lumahing kaca. Loro gambar saben detik direkam lan digunakake kanggo evaluasi. Tekanan ing kamar, diubengi dening panel komposit, tambah dening penggemar ing 1000 Pa nambah nganti Nilai maksimum 4000 Pa, supaya saben tingkat mbukak maintained kanggo 10 detik.
Persiyapan fisik eksperimen uga diwakili dening model numerik kanthi dimensi geometris sing padha. Kanggo iki, program numerik Ansys Mechanical digunakake. Struktur inti yaiku bolong geometris nggunakake unsur SOLID 185 heksagonal kanthi sisi 20 mm kanggo kaca lan unsur SOLID 187 tetrahedral kanthi sisi 3 mm. Kanggo nyederhanakake pemodelan, ing tahap panliten iki, dianggep yen akrilat sing digunakake saenipun kaku lan tipis, lan ditetepake minangka ikatan kaku antarane kaca lan materi inti.
Panel komposit dipasang ing garis lurus ing njaba inti, lan panel kaca kena beban tekanan permukaan 4000 Pa. Senajan nonlinearitas geometris dijupuk ing modeling, mung model bahan linier sing digunakake ing tahap iki. sinau. Sanajan iki minangka asumsi sing bener kanggo respon elastis linier kaca (E = 70.000 MPa), miturut lembar data pabrikan bahan inti polimer (viskoelastis) [17], kaku linier E = 8245 MPa digunakake ing analisis saiki kudu dianggep rigorously lan bakal sinau ing riset mangsa.
Asil sing ditampilake ing kene dievaluasi utamane kanggo deformasi ing beban angin maksimal nganti 4000 Pa (=ˆ4kN/m2). Kanggo iki, gambar sing direkam kanthi metode DIC dibandhingake karo asil simulasi numerik (FEM) (Gambar 8, sisih tengen ngisor). Nalika galur total becik 0 mm karo support linear "becik" ing wilayah pinggiran (IE, perimeter panel) diwilang ing FEM, pamindahan fisik wilayah pinggiran kudu dijupuk menyang akun nalika ngevaluasi DIC. Iki amarga toleransi instalasi lan deformasi pigura test lan segel. Kanggo comparison, pamindahan rata-rata ing wilayah pinggiran (garis putih putus-putus ing Fig. 8) dikurangi saka pamindahan maksimum ing tengah panel. Pamindahan ditemtokake dening DIC lan FEA dibandhingake ing Tabel 1 lan ditampilake graphically ing sudhut kiwa ndhuwur Fig.
Papat tingkat beban sing ditrapake saka model eksperimen digunakake minangka titik kontrol kanggo evaluasi lan dievaluasi ing FEM. Pamindahan tengah maksimum saka piring gabungan ing negara unloaded ditemtokake dening pangukuran DIC ing tingkat mbukak 4000 Pa ing 2,18 mm. Nalika pamindahan FEA ing beban ngisor (munggah 2000 Pa) isih bisa ngasilake nilai eksperimen kanthi akurat, kenaikan non-linear ing galur ing beban sing luwih dhuwur ora bisa diwilang kanthi akurat.
Nanging, panliten nuduhake manawa panel komposit bisa nahan beban angin sing ekstrem. Rigidity dhuwur saka panel entheng stands metu ing tartamtu. Nggunakake petungan analitis adhedhasar teori linear saka piring Kirchhoff [20], deformasi 2,18 mm ing 4000 Pa cocog karo deformasi saka piring kaca siji 12 mm nglukis ing kondisi wates padha. Akibaté, kekandelan kaca (sing intensif energi ing produksi) ing panel komposit iki bisa suda kanggo 2 x kaca 3mm, asil ing nyimpen materi saka 50%. Ngurangi bobot sakabèhé saka panel menehi keuntungan tambahan ing syarat-syarat perakitan. Nalika panel komposit 30 kg bisa gampang ditangani dening wong loro, panel kaca 50 kg tradisional mbutuhake dhukungan teknis kanggo mindhah kanthi aman. Supaya bisa makili prilaku mekanik kanthi akurat, model numerik sing luwih rinci bakal dibutuhake ing pasinaon sabanjure. Analisis unsur winates bisa luwih ditingkatake karo model materi nonlinear luwih ekstensif kanggo polimer lan model ikatan adesif.
Pangembangan lan perbaikan proses digital nduweni peran penting kanggo ningkatake kinerja ekonomi lan lingkungan ing industri konstruksi. Kajaba iku, panggunaan kaca tipis ing fasad njanjeni penghematan energi lan sumber daya lan mbukak kemungkinan anyar kanggo arsitektur. Nanging, amarga kekandelan kaca cilik, solusi desain anyar dibutuhake kanggo nguatake kaca kanthi cekap. Mula, panliten sing ditampilake ing artikel iki nylidiki konsep panel komposit sing digawe saka kaca tipis lan struktur inti polimer dicithak 3D sing diikat. Kabeh proses produksi saka desain nganti produksi wis digital lan otomatis. Kanthi bantuan Grasshopper, alur kerja file-kanggo-pabrik dikembangake supaya bisa nggunakake panel komposit kaca tipis ing fasad mangsa ngarep.
Produksi prototipe pisanan nuduhake kelayakan lan tantangan manufaktur robot. Nalika manufaktur aditif lan subtraktif wis terintegrasi kanthi apik, aplikasi lan perakitan adesif kanthi otomatis, khususe, menehi tantangan tambahan sing bakal ditindakake ing riset ing mangsa ngarep. Liwat tes mekanik awal lan pemodelan riset unsur terhingga sing gegandhengan, wis ditampilake manawa panel fiberglass sing entheng lan tipis nyedhiyakake kaku mlengkung sing cukup kanggo aplikasi fasad sing dituju, sanajan ing kahanan beban angin sing ekstrem. Panaliten penulis sing terus-terusan bakal luwih njelajah potensial panel komposit kaca tipis sing digawe digital kanggo aplikasi fasad lan nuduhake efektifitase.
Penulis ngaturake matur nuwun marang kabeh panyengkuyung sing ana gandhengane karo karya riset iki. Thanks kanggo program pendanaan EFRE SAB sing didanai saka dana Uni Eropa ing bentuk hibah No.. kanggo nyedhiyakake sumber daya finansial kanggo tuku manipulator kanthi extruder lan piranti penggilingan. 100537005. Kajaba iku, AiF-ZIM diakoni kanggo mbiayai proyek riset Glasfur3D (nomer hibah ZF4123725WZ9) kanthi kolaborasi karo Glaswerkstätten Glas Ahne, sing nyedhiyakake dhukungan sing signifikan kanggo karya riset iki. Pungkasan, Laboratorium Friedrich Siemens lan kolaboratore, utamane Felix Hegewald lan asisten mahasiswa Jonathan Holzerr, ngakoni dhukungan teknis lan implementasine fabrikasi lan pengujian fisik sing dadi dhasar kanggo makalah iki.
Wektu kirim: Aug-04-2023