Geallann úsáid gloine tanaí tascanna éagsúla a chomhlíonadh sa tionscal tógála. Chomh maith leis na buntáistí comhshaoil a bhaineann le húsáid níos éifeachtaí acmhainní, is féidir le hailtirí gloine tanaí a úsáid chun céimeanna nua saoirse dearadh a bhaint amach. Bunaithe ar an teoiric ceapaire, is féidir gloine tanaí solúbtha a chomhcheangal le croí-lár polaiméire cille oscailte 3D clóite chun cruth an-docht agus éadrom a dhéanamh.
eilimintí ilchodacha. Cuireann an t-alt seo i láthair iarracht taiscéalaíoch ar dhéantús digiteach de phainéil tanaí aghaidheanna ilchodacha gloine ag baint úsáide as róbait thionsclaíocha. Míníonn sé an coincheap maidir le sreafaí oibre monarcha-go-mhonarcha a dhigitiú, lena n-áirítear dearadh ríomhchuidithe (CAD), innealtóireacht (CAE), agus déantúsaíocht (CAM). Léiríonn an staidéar próiseas deartha paraiméadrach a chumasaíonn comhtháthú gan uaim ar uirlisí anailíse digiteacha.
Ina theannta sin, léiríonn an próiseas seo na féidearthachtaí agus na dúshláin a bhaineann le painéil ilchodacha gloine tanaí a mhonarú go digiteach. Mínítear anseo cuid de na céimeanna déantúsaíochta a dhéanann lámh robot tionsclaíoch, mar shampla déantúsaíocht breiseán mór-fhormáid, meaisínithe dromchla, gluing agus próisis cóimeála. Ar deireadh, den chéad uair, fuarthas tuiscint dhomhain ar airíonna meicniúla painéil ilchodacha trí staidéir thurgnamhach agus uimhriúla agus meastóireacht a dhéanamh ar airíonna meicniúla painéil ilchodacha faoi luchtú dromchla. Soláthraíonn coincheap foriomlán an dearadh digiteach agus an tsreafa oibre monaraithe, chomh maith le torthaí na staidéar turgnamhach, bunús le haghaidh tuilleadh comhtháthú a dhéanamh ar shainiú crutha agus ar mhodhanna anailíse, chomh maith le staidéir mheicniúla fairsinge a dhéanamh i staidéir amach anseo.
Ligeann modhanna déantúsaíochta digiteacha dúinn táirgeadh a fheabhsú trí mhodhanna traidisiúnta a athrú agus féidearthachtaí dearaidh nua a sholáthar [1]. Is gnách go mbíonn ró-úsáid á baint ag modhanna traidisiúnta tógála le hábhair ó thaobh costais, bunchéimseata agus sábháilteachta de. Trí thógáil a aistriú go monarchana, ag baint úsáide as réamhdhéanta modúlach agus róbataic chun modhanna dearaidh nua a chur i bhfeidhm, is féidir ábhair a úsáid go héifeachtach gan cur isteach ar shábháilteacht. Ligeann déantúsaíocht dhigiteach dúinn ár samhlaíocht dearaidh a leathnú chun cruthanna geoiméadracha níos éagsúla, níos éifeachtaí agus níos uaillmhianaí a chruthú. Cé go bhfuil na próisis deartha agus ríomha digitithe den chuid is mó, déantar déantúsaíocht agus cóimeáil den chuid is mó fós de láimh ar bhealaí traidisiúnta. Chun dul i ngleic le struchtúir saorfhoirmeacha atá ag éirí níos casta, tá próisis déantúsaíochta digiteacha ag éirí níos tábhachtaí. Tá an fonn ar shaoirse agus solúbthacht dearadh, go háirithe nuair a thagann sé chun aghaidheanna, ag fás go seasta. Chomh maith leis an éifeacht amhairc, ceadaíonn aghaidheanna saorfhoirmeacha leat struchtúir níos éifeachtaí a chruthú, mar shampla, trí úsáid a bhaint as éifeachtaí membrane [2]. Ina theannta sin, luíonn acmhainneacht mhór na bpróiseas déantúsaíochta digiteach ina n-éifeachtúlacht agus an fhéidearthacht leas iomlán a bhaint as dearadh.
Scrúdaíonn an t-alt seo conas is féidir teicneolaíocht dhigiteach a úsáid chun painéal aghaidh ilchodach nuálaíoch a dhearadh agus a mhonarú, ar a mbeidh croí-pholaiméir atá déanta go breiseáin agus painéil tanaí gloine taobh amuigh nasctha. Chomh maith leis na féidearthachtaí ailtireachta nua a bhaineann le húsáid gloine tanaí, bhí critéir chomhshaoil agus eacnamaíocha ina spreagthaí tábhachtacha freisin chun níos lú ábhar a úsáid chun clúdach an fhoirgnimh a thógáil. Le hathrú aeráide, ganntanas acmhainní agus praghsanna fuinnimh ag ardú sa todhchaí, ní mór gloine a úsáid níos cliste. Déanann an úsáid a bhaint as gloine tanaí níos lú ná 2 mm tiubh ón tionscal leictreonaic an facade éadrom agus laghdaítear úsáid na n-amhábhar.
Mar gheall ar ard-solúbthacht gloine tanaí, osclaíonn sé féidearthachtaí nua d'iarratais ailtireachta agus ag an am céanna cuireann sé dúshláin innealtóireachta nua [3,4,5,6]. Cé go bhfuil cur i bhfeidhm reatha na dtionscadal aghaidhe ag baint úsáide as gloine tanaí teoranta, tá gloine tanaí á úsáid níos mó in innealtóireacht shibhialta agus staidéir ailtireachta. Mar gheall ar chumas ard gloine tanaí le dífhoirmiúchán leaisteacha, éilíonn a úsáid ar aghaidheanna réitigh struchtúracha threisithe [7]. Chomh maith le leas a bhaint as an éifeacht membrane mar gheall ar an geoiméadracht cuartha [8], is féidir leis an nóiméad táimhe a mhéadú freisin trí struchtúr ilchiseal atá comhdhéanta de chroí polaiméire agus bileog seachtrach gloine tanaí greamaithe. Tá gealltanas léirithe ag an gcur chuige seo mar gheall ar úsáid croí crua trédhearcach polycarbonate, nach bhfuil chomh dlúth ná gloine. Chomh maith leis an ngníomh meicniúil dearfach, comhlíontar critéir sábháilteachta breise [9].
Tá an cur chuige sa staidéar seo a leanas bunaithe ar an gcoincheap céanna, ach ag baint úsáide as croí tréshoilseach oscailte-pore atá déanta go breiseáin. Ráthaíonn sé seo leibhéal níos airde saoirse geoiméadrach agus féidearthachtaí dearaidh, chomh maith le comhtháthú feidhmeanna fisiceacha an fhoirgnimh [10]. Tá sé cruthaithe go háirithe go bhfuil painéil chomhchodacha den sórt sin éifeachtach i dtástáil mheicniúil [11] agus geallann siad an méid gloine a úsáidtear a laghdú suas le 80%. Ní hamháin go laghdóidh sé seo na hacmhainní atá ag teastáil, ach freisin laghdóidh sé go mór meáchan na bpainéal, rud a mhéadóidh éifeachtacht an fho-struchtúr. Ach tá cineálacha nua táirgeachta ag teastáil ó fhoirmeacha nua tógála. Teastaíonn próisis déantúsaíochta éifeachtúla ó struchtúir éifeachtacha. Cuireann dearadh digiteach le déantúsaíocht dhigiteach. Leanann an t-alt seo le taighde roimhe seo an údair trí staidéar a dhéanamh ar phróiseas déantúsaíochta digiteach painéil ilchodacha gloine tanaí le haghaidh robots tionsclaíocha. Tá an fócas ar shreabhadh oibre comhad-go-mhonarcha na gcéad fhréamhshamhail mórfhormáid a dhigitiú chun uathoibriú an phróisis déantúsaíochta a mhéadú.
Tá an painéal ilchodach (Fíor 1) comhdhéanta de dhá fhorleagan gloine tanaí atá fillte timpeall croí polaiméire AM. Tá an dá chuid ceangailte le gliú. Is é cuspóir an dearadh seo ná an t-ualach a dháileadh thar an gcuid iomlán chomh héifeachtach agus is féidir. Cruthaíonn chuimhneacháin lúbthachta gnáth-strusanna sa bhlaoscán. Tá fórsaí cliathánach ina chúis le strusanna lomadh sna hailt lárnacha agus greamaitheacha.
Tá ciseal seachtrach an struchtúir ceapaire déanta as gloine tanaí. I bprionsabal, úsáidfear gloine sileacáit sóid-aoil. Le tiús sprice < 2 mm, sroicheann an próiseas faghartha teirmeach an teorainn teicneolaíochta reatha. Féadfar gloine aluminosilicate neartaithe go ceimiceach a mheas go háirithe oiriúnach má tá gá le neart níos airde mar gheall ar dhearadh (m.sh. painéil fillte fuar) nó úsáid [12]. Comhlánófar na feidhmeanna tarchurtha solais agus cosanta comhshaoil le dea-airíonna meicniúla cosúil le friotaíocht maith scratch agus modulus Young réasúnta ard i gcomparáid le hábhair eile a úsáidtear i gcomhchodanna. Mar gheall ar an méid teoranta atá ar fáil do ghloine tanaí atá níos déine go ceimiceach, baineadh úsáid as painéil de ghloine aoil sóide 3 mm tiubh go hiomlán chun an chéad fhréamhshamhail ar scála mór a chruthú.
Meastar go bhfuil an struchtúr tacaíochta mar chuid mhúnlaithe den phainéal ilchodach. Bíonn tionchar ag beagnach gach tréithe air. A bhuíochas leis an modh déantúsaíochta breiseáin, tá sé mar chroílár an phróisis déantúsaíochta digiteach freisin. Déantar teirmeaplaisteacha a phróiseáil trí chomhleá. Mar sin is féidir líon mór polaiméirí éagsúla a úsáid le haghaidh feidhmeanna sonracha. Is féidir topology na bpríomheilimintí a dhearadh le béim éagsúil ag brath ar a bhfeidhm. Chun na críche seo, is féidir dearadh cruth a roinnt sna ceithre chatagóir dearaidh seo a leanas: dearadh struchtúrach, dearadh feidhmiúil, dearadh aeistéitiúil, agus dearadh táirgeachta. Is féidir críocha éagsúla a bheith ag gach catagóir, rud a d'fhéadfadh topologies éagsúla a bheith mar thoradh orthu.
Le linn an réamhstaidéir, rinneadh tástáil ar roinnt de na príomh-dearaí maidir le hoiriúnacht a ndearadh [11]. Ó thaobh meicniúil de, tá dromchla croí íosta trí thréimhse an gyroscóp éifeachtach go háirithe. Soláthraíonn sé seo friotaíocht meicniúil ard le lúbadh ar thomhaltas ábhair réasúnta íseal. Chomh maith leis na struchtúir bhunúsacha cheallacha a atáirgeadh sna réigiúin dromchla, is féidir an topology a ghiniúint freisin trí theicnící eile chun cruth a aimsiú. Tá giniúint líne struis ar cheann de na bealaí is féidir chun stiffness a bharrfheabhsú ag an meáchan is ísle is féidir [13]. Mar sin féin, baineadh úsáid as an struchtúr meala, a úsáidtear go forleathan i dtógáil ceapaire, mar phointe tosaigh d'fhorbairt na líne táirgeachta. Cruthaíonn an fhoirm bhunúsach seo dul chun cinn tapa i dtáirgeadh, go háirithe trí ríomhchlárú cosán uirlisí éasca. Rinneadh staidéar forleathan ar a iompar i bpainéil ilchodacha [14, 15, 16] agus is féidir an chuma a athrú ar go leor bealaí trí pharaiméadarú agus is féidir é a úsáid freisin le haghaidh coincheapa optamaithe tosaigh.
Tá go leor polaiméirí teirmeaplaisteacha le breithniú nuair a roghnaíonn siad polaiméir, ag brath ar an bpróiseas easbhrúite a úsáidtear. Laghdaigh réamh-staidéir tosaigh ar ábhair ar scála beag líon na bpolaiméirí a mheastar a bheith oiriúnach le húsáid ar aghaidheanna [11]. Tá polycarbonate (PC) geallta mar gheall ar a fhriotaíocht teasa, a fhriotaíocht UV agus a rigidity ard. Mar gheall ar an infheistíocht theicniúil agus airgeadais bhreise a theastaíonn chun polacarbónáit a phróiseáil, baineadh úsáid as teireataláit poileitiléine modhnaithe glycol eitiléine (PETG) chun na chéad fhréamhshamhlacha a tháirgeadh. Tá sé go háirithe éasca a phróiseáil ag teochtaí réasúnta íseal le riosca íseal strus teirmeach agus dífhoirmiúchán comhpháirteanna. Tá an fhréamhshamhail a thaispeántar anseo déanta as PETG athchúrsáilte ar a dtugtar PIPG. Rinneadh an t-ábhar a thriomú roimh ré ag 60 ° C ar feadh 4 h ar a laghad agus é a phróiseáil ina gráinníní le cion snáithín gloine 20% [17].
Soláthraíonn an greamachán nasc láidir idir an croí-struchtúr polaiméire agus an clúdach gloine tanaí. Nuair a bhíonn painéil ilchodacha faoi réir ualaí lúbthachta, bíonn na hailt ghreamaitheacha faoi réir strus lomadh. Dá bhrí sin, is fearr greamachán níos déine agus féadfaidh sé sraonadh a laghdú. Cuidíonn greamacháin shoiléire freisin le hardchaighdeán amhairc a sholáthar nuair a bhíonn siad nasctha le gloine soiléir. Fachtóir tábhachtach eile nuair a roghnaítear greamachán ná manufacturability agus comhtháthú i bpróisis táirgthe uathoibrithe. Anseo, is féidir le greamacháin leigheas UV le hamanna leigheas solúbtha suíomh na sraitheanna clúdaigh a shimpliú go mór. Bunaithe ar réamhthástálacha, rinneadh tástáil ar shraith greamacháin as a n-oiriúnacht do phainéil ilchodacha gloine tanaí [18]. Bhí an t-aicrioláit UV curable Loctite® AA 3345™ [19] thar a bheith oiriúnach don phróiseas seo a leanas.
Chun leas a bhaint as féidearthachtaí déantúsaíochta breiseán agus solúbthacht gloine tanaí, ceapadh an próiseas iomlán chun oibriú go digiteach agus go paraiméadrach. Úsáidtear dreoilín teaspaigh mar chomhéadan ríomhchláraithe amhairc, ag seachaint comhéadain idir cláir éagsúla. Tacóidh agus comhlánóidh gach disciplín (innealtóireacht, innealtóireacht agus déantúsaíocht) a chéile in aon chomhad le haiseolas díreach ón oibreoir. Ag an gcéim seo den staidéar, tá an sreabhadh oibre fós á fhorbairt agus leanann sé an patrún a thaispeántar i bhFíor 2. Is féidir na cuspóirí éagsúla a ghrúpáil i gcatagóirí laistigh de dhisciplíní.
Cé go bhfuil táirgeadh painéil ceapaire sa pháipéar seo uathoibrithe le hullmhú dearadh agus monaraithe úsáideora-lárnach, níl comhtháthú agus bailíochtú uirlisí innealtóireachta aonair bainte amach go hiomlán. Bunaithe ar dhearadh paraiméadrach na céimseata aghaidhe, is féidir sliogán seachtrach an fhoirgnimh a dhearadh ag an macra-leibhéal (facade) agus meso (painéil facade). Sa dara céim, tá sé mar aidhm ag an lúb aiseolais innealtóireachta measúnú a dhéanamh ar shábháilteacht agus ar oiriúnacht chomh maith le hinmharthanacht déantúsaíocht balla imbhalla. Ar deireadh, tá na painéil mar thoradh air sin réidh le haghaidh táirgeadh digiteach. Próiseálann an clár an croí-struchtúr forbartha i gcód G meaisín-inléite agus ullmhaíonn sé é do mhonarú breiseán, iar-phróiseáil dealaitheach agus nascáil gloine.
Breathnaítear ar an bpróiseas dearaidh ar dhá leibhéal éagsúla. Chomh maith leis an bhfíric go mbíonn tionchar ag cruth macra na n-aghaidheanna ar chéimseata gach painéil ilchodach, is féidir topology an chroí féin a dhearadh ag an leibhéal meso freisin. Nuair a bhíonn múnla facade paraiméadrach á úsáid agat, is féidir tionchar a imirt ar chruth agus ar chuma na hailt facade sampla ag baint úsáide as na sleamhnáin a thaispeántar i bhFíor 3. Mar sin, tá an dromchla iomlán comhdhéanta de dhromchla inscálaithe atá sainithe ag an úsáideoir is féidir a dhífhoirmiú trí úsáid a bhaint as tarraingeoirí pointe agus arna mhodhnú le ag sonrú íosmhéid agus uaschéim an dífhoirmithe. Soláthraíonn sé seo ardleibhéal solúbthachta maidir le dearadh clúdaigh foirgneamh. Mar sin féin, tá an méid saoirse seo teoranta ag srianta teicniúla agus déantúsaíochta, a imríonn na halgartaim sa chuid innealtóireachta ansin.
Chomh maith le airde agus leithead an éadain ar fad, déantar roinnt na bpainéal aghaidh a chinneadh. Maidir le painéil aghaidheanna aonair, is féidir iad a shainiú níos cruinne ag an leibhéal meso. Bíonn tionchar aige seo ar thipeolaíocht an chroí-struchtúr féin, chomh maith le tiús na gloine. Tá caidreamh tábhachtach ag an dá athróg seo, chomh maith le méid an phainéil, le samhaltú innealtóireachta meicniúla. Is féidir dearadh agus forbairt an leibhéal macra agus meso ar fad a dhéanamh i dtéarmaí leas iomlán a bhaint as na ceithre chatagóir de struchtúr, feidhm, aeistéitic agus dearadh táirgí. Is féidir le húsáideoirí cuma agus mothú iomlán chlúdach an fhoirgnimh a fhorbairt trí thosaíocht a thabhairt do na réimsí seo.
Tacaíonn an chuid innealtóireachta leis an tionscadal trí lúb aiseolais a úsáid. Chun na críche sin, sainmhínítear spriocanna agus coinníollacha teorann sa chatagóir leas iomlán a bhaint a thaispeántar i bhFíor 2. Soláthraíonn siad conairí atá indéanta go teicniúil, atá slán go fisiciúil, agus sábháilte le tógáil ó thaobh innealtóireachta de, a bhfuil tionchar suntasach aige ar dhearadh. Is é seo an pointe tosaigh le haghaidh uirlisí éagsúla is féidir a chomhtháthú go díreach i Grasshopper. I gcás imscrúduithe breise, is féidir airíonna meicniúla a mheas ag baint úsáide as Anailís Eilimint Chríochnaithe (FEM) nó fiú ríomhaireachtaí anailíseacha.
Ina theannta sin, is féidir le staidéir radaíochta gréine, anailís líne radhairc, agus samhaltú ré solas na gréine tionchar na bpainéal ilchodach ar fhisic tógála a mheas. Tá sé tábhachtach gan luas, éifeachtúlacht agus solúbthacht an phróisis dearaidh a theorannú ró-mhór. Mar sin, dearadh na torthaí a fhaightear anseo chun treoir agus tacaíocht bhreise a sholáthar don phróiseas dearaidh agus ní ionadaíonn siad anailís mhionsonraithe agus fírinniú ag deireadh an phróisis dearaidh. Leagann an plean straitéiseach seo an bonn le haghaidh tuilleadh taighde catagóiriúil le haghaidh torthaí cruthaithe. Mar shampla, is beag atá ar eolas go fóill faoi iompar meicniúil na bpainéal ilchodach faoi choinníollacha éagsúla ualaigh agus tacaíochta.
Nuair a bheidh an dearadh agus an innealtóireacht críochnaithe, tá an tsamhail réidh le haghaidh táirgeadh digiteach. Tá an próiseas déantúsaíochta roinnte ina cheithre fho-chéim (Fíor 4). Gcéad dul síos, rinneadh an príomh-struchtúr a mhonarú go breise ag baint úsáide as áis priontála robotic 3D ar scála mór. Déantar an dromchla a mheilt ansin ag baint úsáide as an gcóras robotic céanna chun an caighdeán dromchla a theastaíonn le haghaidh dea-nascáil a fheabhsú. Tar éis muilleoireachta, cuirtear an greamachán i bhfeidhm ar feadh an chroí-struchtúr ag baint úsáide as córas dosing saindeartha atá suite ar an gcóras róbatach céanna a úsáidtear don phróiseas priontála agus muilleoireachta. Ar deireadh, déantar an ghloine a shuiteáil agus a leagan roimh leigheas UV ar an alt nasctha.
Maidir le déantúsaíocht bhreiseáin, ní mór topology sainithe an struchtúir bhunúsacha a aistriú go teanga meaisín CNC (GCode). Le haghaidh torthaí aonfhoirmeacha agus ardchaighdeáin, is é an sprioc gach ciseal a phriontáil gan an soc easbhrúite a thit amach. Coscann sé seo róbhrú nach dteastaíonn ag tús agus deireadh na gluaiseachta. Mar sin, scríobhadh script giniúna trajectory leanúnach don phatrún cille a bhí in úsáid. Cruthóidh sé seo polyline leanúnach paraiméadrach leis na pointí tosaigh agus deiridh céanna, a oiriúnú do mhéid an phainéil roghnaithe, líon agus méid na meala de réir an dearadh. Ina theannta sin, is féidir paraiméadair mar leithead líne agus airde líne a shonrú sula leagtar línte chun airde inmhianaithe an phríomhstruchtúir a bhaint amach. Is é an chéad chéim eile sa script ná na horduithe G-cód a scríobh.
Déantar é seo trí chomhordanáidí gach pointe ar an líne a thaifeadadh le faisnéis mheaisín bhreise amhail aiseanna ábhartha eile le haghaidh suite agus rialú toirte easbhrúite. Is féidir an G-cód mar thoradh air sin a aistriú chuig meaisíní táirgthe. Sa sampla seo, úsáidtear lámh robot tionsclaíoch Comau NJ165 ar iarnród líneach chun easbhrúiteoir CEAD E25 a rialú de réir an chóid G (Fíor 5). D'úsáid an chéad fhréamhshamhail PETG iar-thionsclaíoch le hábhar snáithín gloine de 20%. Maidir le tástáil mheicniúil, tá an spriocmhéid gar do mhéid an tionscail tógála, agus mar sin tá toisí an phríomhghné 1983 × 876 mm le cealla meala 6 × 4. 6 mm agus 2 mm ar airde.
Tá sé léirithe ag réamhthástálacha go bhfuil difríocht i neart greamaitheacha idir ghreamaitheach agus roisín priontála 3D ag brath ar a chuid maoine dromchla. Chun seo a dhéanamh, déantar eiseamail tástála déantúsaíochta breiseán a ghreamú nó a lannú le gloine agus faoi réir teannas nó lomadh. Le linn réamhphróiseáil mheicniúil ar dhromchla an pholaiméir trí mhuilleoireacht, tháinig méadú suntasach ar an neart (Fíor 6). Ina theannta sin, feabhsaíonn sé maoile an chroí agus seachnaíonn sé lochtanna de bharr ró-easbhrúite. Tá an t-aicrioláit UV curable LOCTITE® AA 3345™ [19] a úsáidtear anseo íogair do choinníollacha próiseála.
Is minic a bhíonn diall caighdeánach níos airde do na samplaí tástála bannaí mar thoradh air seo. Tar éis déantúsaíocht bhreiseáin, rinneadh an croí-struchtúr a mhuilleoireacht ar mheaisín muilleoireachta próifíl. Gintear an G-chód atá ag teastáil don oibríocht seo go huathoibríoch ó chosáin uirlisí a cruthaíodh cheana féin don phróiseas priontála 3D. Is gá an croí-struchtúr a phriontáil beagán níos airde ná an airde croí atá beartaithe. Sa sampla seo, laghdaíodh an croí-struchtúr 18 mm tiubh go 14 mm.
Is dúshlán mór é an chuid seo den phróiseas déantúsaíochta d'uathoibriú iomlán. Cuireann úsáid greamacháin éilimh ard ar chruinneas agus cruinneas na meaisíní. Úsáidtear an córas dosing aeroibrithe chun an greamachán a chur i bhfeidhm ar feadh an chroí-struchtúr. Tá sé faoi threoir an robot ar feadh an dromchla muilleoireachta de réir an chosáin uirlisí sainithe. Tharlaíonn sé go raibh buntáiste ar leith ag baint le scuab a chur in ionad an rinn dáileacháin thraidisiúnta. Ligeann sé seo greamacháin ar shlaodacht íseal a dháileadh go haonfhoirmeach de réir toirte. Déantar an méid seo a chinneadh ag an mbrú sa chóras agus luas an robot. Ar mhaithe le cruinneas níos fearr agus le hardchaighdeán nascáil, is fearr luasanna taistil ísle idir 200 agus 800 mm/nóiméad.
Cuireadh aicriligh le meán-slaodacht de 1500 mPa*s ar bhalla an chroí polaiméire 6 mm ar leithead ag baint úsáide as scuab dosing le trastomhas istigh de 0.84 mm agus leithead scuab 5 ag brú feidhmeach 0.3 go 0.6 mbar. mm. Scaiptear an greamachán ansin thar dhromchla an tsubstráit agus foirmíonn sé ciseal 1 mm tiubh de bharr teannas dromchla. Ní féidir cinneadh cruinn an tiús ghreamaitheacha a uathoibriú go fóill. Is critéar tábhachtach é fad an phróisis chun greamachán a roghnú. Tá fad rianta 26 m ag an gcroí-struchtúr a tháirgtear anseo agus mar sin is é 30 go 60 nóiméad an t-am iarratais.
Tar éis an ghreamaitheach a chur i bhfeidhm, cuir an fhuinneog dúbailte-ghloinithe i bhfeidhm. Mar gheall ar thiús íseal an ábhair, tá gloine tanaí dífhoirmithe go láidir cheana féin ag a mheáchan féin agus mar sin ní mór é a shuíomh chomh cothrom agus is féidir. Chun seo, úsáidtear cupáin shúchán gloine aeroibrithe le cupáin shúchán scaipthe ama. Cuirtear é ar an gcomhpháirt ag baint úsáide as craein, agus sa todhchaí féadfar é a chur go díreach ag baint úsáide as robots. Cuireadh an pláta gloine comhthreomhar le dromchla an chroí ar an gciseal greamaitheacha. Mar gheall ar an meáchan níos éadroime, méadaíonn pláta gloine breise (4 go 6 mm tiubh) an brú air.
Ba cheart gurb é an toradh a bheadh ann ná fliuchadh iomlán an dromchla gloine feadh an chroí-struchtúr, mar is féidir a mheas ó iniúchadh amhairc tosaigh ar dhifríochtaí datha infheicthe. Is féidir leis an bpróiseas iarratais tionchar suntasach a bheith aige freisin ar cháilíocht an chomhpháirteach bhanna deiridh. Nuair a bheidh siad nasctha, ní féidir na painéil ghloine a bhogadh mar go mbeidh iarmhar greamachán sofheicthe ar an ghloine agus lochtanna sa chiseal ghreamaitheach iarbhír mar thoradh air seo. Ar deireadh, déantar an greamachán a leigheas le radaíocht UV ag tonnfhad 365 nm. Chun seo a dhéanamh, cuirtear lampa UV le dlús cumhachta 6 mW/cm2 ar aghaidh de réir a chéile thar dhromchla iomlán an ghreamaithe ar feadh 60 s.
Tá an coincheap de phainéil ilchodacha gloine tanaí éadroma agus inoiriúnaithe le croí-pholaiméir déanta go breiseáin a phléitear anseo le húsáid ar aghaidheanna amach anseo. Mar sin, ní mór do phainéil ilchodacha na caighdeáin is infheidhme a chomhlíonadh agus na ceanglais maidir le stáit teorainneacha seirbhíse (SLS), stáit teorainneacha láidreachta deiridh (ULS) agus ceanglais sábháilteachta a chomhlíonadh. Mar sin, ní mór do phainéil ilchodacha a bheith sábháilte, láidir, agus righin go leor chun ualaí a sheasamh (cosúil le hualaí dromchla) gan briseadh nó dífhoirmiú iomarcach. Chun imscrúdú a dhéanamh ar fhreagairt mheicniúil na bpainéal ilchodach gloine tanaí a rinneadh roimhe seo (mar a thuairiscítear sa mhír Tástála Meicniúla), cuireadh faoi réir tástálacha ualach gaoithe iad mar a thuairiscítear sa chéad fho-alt eile.
Is é cuspóir na tástála fisiceach staidéar a dhéanamh ar airíonna meicniúla painéil ilchodacha de bhallaí seachtracha faoi ualaí gaoithe. Chun na críche sin, rinneadh painéil chomhchodacha comhdhéanta de leathán seachtrach gloine tempered iomlán 3 mm tiubh agus croí 14 mm tiubh de dhéantús an bhreiseáin (ó PIPG-GF20) mar a thuairiscítear thuas ag baint úsáide as greamachán Henkel Loctite AA 3345 (Fig. 7 ar chlé). )). . Tá na painéil ilchodacha ceangailte ansin leis an bhfráma tacaíochta adhmaid le scriúnna miotail a thiomáint tríd an bhfráma adhmaid agus isteach i taobhanna an phríomh-struchtúr. Cuireadh 30 scriúnna timpeall imlíne an phainéil (féach an líne dhubh ar chlé i bhFíor 7) chun na coinníollacha tacaíochta líneacha timpeall an imlíne a atáirgeadh chomh gar agus is féidir.
Séalaíodh an fráma tástála ansin chuig an mballa tástála seachtrach trí bhrú gaoithe nó súchán gaoithe a chur i bhfeidhm taobh thiar den phainéal ilchodach (Fíor 7, ar dheis ar bharr). Úsáidtear córas comhghaolaithe digiteach (DIC) chun sonraí a thaifeadadh. Chun seo a dhéanamh, tá gloine seachtrach an phainéil ilchodach clúdaithe le bileog leaisteacha tanaí clóite air le patrún torann pearline (Fíor 7, bun ar dheis). Úsáideann DIC dhá cheamara chun suíomh coibhneasta gach pointe tomhais ar an dromchla gloine iomlán a thaifeadadh. Taifeadadh dhá íomhá in aghaidh an tsoicind agus úsáideadh iad le haghaidh meastóireachta. Méadaítear an brú sa seomra, timpeallaithe ag painéil ilchodacha, trí lucht leanúna in incrimintí 1000 Pa suas go dtí uasluach 4000 Pa, ionas go gcoimeádtar gach leibhéal ualaigh ar feadh 10 soicind.
Léirítear leagan amach fisiceach an turgnaimh freisin le samhail uimhriúil leis na toisí geoiméadracha céanna. Chuige seo, úsáidtear an clár uimhriúil Ansys Mechanical. Mogalra geoiméadrach a bhí sa chroí-struchtúr ag baint úsáide as eilimintí heicseagánach SOLID 185 le taobhanna 20 mm le haghaidh gloine agus eilimintí tetrahedral SOLID 187 le taobhanna 3 mm. Chun samhaltú a shimpliú, ag an gcéim seo den staidéar, glactar leis anseo go bhfuil an acrylate a úsáidtear go hidéalach docht agus tanaí, agus sainmhínítear é mar nasc docht idir an ghloine agus an croí-ábhar.
Socraítear na painéil ilchodacha i líne dhíreach lasmuigh den chroílár, agus tá an painéal gloine faoi réir ualach brú dromchla de 4000 Pa. Cé gur cuireadh neamhlíneacht geoiméadrach san áireamh sa mhúnla, níor úsáideadh ach samhlacha ábhar líneacha ag an gcéim seo den staidéar. Cé gur toimhde bailí é seo maidir le freagairt líneach leaisteacha gloine (E = 70,000 MPa), de réir bhileog sonraí monaróir an chroí-ábhar polaiméire (viscoelastic) [17], baineadh úsáid as an stiffness líneach E = 8245 MPa i ba cheart an anailís reatha a mheas go dian agus déanfar staidéar uirthi i dtaighde amach anseo.
Déantar na torthaí a chuirtear i láthair anseo a mheas go príomha le haghaidh dífhoirmithe ag ualaí gaoithe uasta suas le 4000 Pa (= 4kN/m2). Mar sin, rinneadh comparáid idir na híomhánna a taifeadadh ag an modh DIC agus torthaí insamhalta uimhriúil (FEM) (Fíor 8, bun ar dheis). Cé go ndéantar brú iomlán idéalach de 0 mm le tacaí líneacha “idéalacha” sa réigiún imeall (.i. imlíne an phainéil) a ríomh san FEM, ní mór díláithriú fisiceach an réigiúin imeall a chur san áireamh agus an DIC á mheas. Tá sé seo mar gheall ar lamháltais suiteála agus dífhoirmiú an fhráma tástála agus a rónta. Chun comparáid a dhéanamh, rinneadh an meán-dhíláithriú sa réigiún imeall (líne bán briste i bhFíor 8) a dhealú ón díláithriú uasta i lár an phainéil. Déantar comparáid idir na díláithrithe arna gcinneadh ag DIC agus FEA i dTábla 1 agus taispeántar iad go grafach sa chúinne uachtarach ar chlé d’Fhíor 8.
Úsáideadh na ceithre leibhéal ualaigh fheidhmigh den tsamhail thurgnamhach mar phointí rialaithe le haghaidh meastóireachta agus rinneadh meastóireacht orthu san FEM. Socraíodh díláithriú lárnach uasta an phláta ilchodach sa stát díluchtaithe ag tomhais DIC ag leibhéal ualach 4000 Pa ag 2.18 mm. Cé gur féidir le díláithrithe FEA ag ualaí níos ísle (suas le 2000 Pa) luachanna turgnamhacha a atáirgeadh go cruinn fós, ní féidir an méadú neamhlíneach ar bhrú ag ualaí níos airde a ríomh go cruinn.
Mar sin féin, léirigh staidéir gur féidir le painéil ilchodacha ualaí gaoithe foircneacha a sheasamh. Seasann ard-rigidity na bpainéal éadroma go háirithe. Ag baint úsáide as ríomhanna anailíseacha bunaithe ar theoiric líneach plátaí Kirchhoff [20], comhfhreagraíonn dífhoirmiúchán 2.18 mm ag 4000 Pa le dífhoirmiú pláta gloine aonair 12 mm tiubh faoi na coinníollacha teorann céanna. Mar thoradh air sin, is féidir tiús na gloine (atá dian ar fhuinneamh i dtáirgeadh) sa phainéal ilchodach seo a laghdú go gloine 2 x 3mm, rud a fhágann coigilt ábhartha de 50%. Soláthraíonn laghdú meáchain iomlán an phainéil buntáistí breise i dtéarmaí cóimeála. Cé gur féidir le painéal ilchodach 30 kg a láimhseáil go héasca ag beirt, tá tacaíocht theicniúil ag teastáil ó phainéal gloine traidisiúnta 50 kg chun bogadh go sábháilte. Chun an t-iompar meicniúil a léiriú go cruinn, beidh gá le samhlacha uimhriúla níos mionsonraithe i staidéir amach anseo. Is féidir anailís eiliminte críochta a fheabhsú tuilleadh le samhlacha ábhar neamhlíneacha níos forleithne do pholaiméirí agus samhaltú bannaí greamaitheacha.
Tá ról lárnach ag forbairt agus feabhsú próisis dhigiteacha maidir le feabhas a chur ar fheidhmíocht eacnamaíoch agus comhshaoil sa tionscal tógála. Ina theannta sin, geallann úsáid gloine tanaí ar aghaidheanna coigilteas fuinnimh agus acmhainní agus osclaíonn sé féidearthachtaí nua don ailtireacht. Mar gheall ar thiús beag an ghloine, áfach, tá gá le réitigh dearaidh nua chun an ghloine a threisiú go leordhóthanach. Dá bhrí sin, déanann an staidéar a chuirtear i láthair san Airteagal seo iniúchadh ar choincheap na bpainéal ilchodach déanta as struchtúir lárnacha polaiméire 3D priontáilte gloine tanaí agus athneartaithe bannaithe. Tá an próiseas táirgthe iomlán ó dhearadh go táirgeadh digitithe agus uathoibrithe. Le cabhair ó Grasshopper, forbraíodh sreabhadh oibre comhad-go-mhonarcha chun úsáid a bhaint as painéil ilchodacha gloine tanaí in aghaidheanna amach anseo.
Léirigh táirgeadh an chéad fhréamhshamhail indéantacht agus dúshláin déantúsaíochta robotic. Cé go bhfuil déantúsaíocht bhreiseán agus dealaithe comhtháite go maith cheana féin, tá dúshláin bhreise le tabhairt faoi deara i dtaighde amach anseo maidir le cur i bhfeidhm agus cóimeáil ghreamaitheach lán-uathoibrithe go háirithe. Trí réamhthástáil mheicniúil agus samhaltú taighde eiliminte críochta gaolmhar, tá sé léirithe go soláthraíonn painéil ghloine éadroma agus tanaí go leor stiffness lúbthachta dá bhfeidhmeanna beartaithe aghaidhe, fiú faoi choinníollacha ualaigh gaoithe foircneacha. Déanfaidh taighde leanúnach na n-údar iniúchadh breise ar acmhainneacht na bpainéal ilchodach gloine tanaí atá déanta go digiteach le haghaidh feidhmeanna aghaidheanna agus léireoidh siad a n-éifeachtacht.
Ba mhaith leis na húdair buíochas a ghabháil le gach lucht tacaíochta a bhaineann leis an obair thaighde seo. A bhuí le clár maoinithe EFRE SAB atá maoinithe ó chistí an Aontais Eorpaigh i bhfoirm deontas Uimh. chun acmhainní airgeadais a sholáthar chun manipulator a cheannach le easbhrúiteoir agus feiste muilleoireachta. 100537005. Ina theannta sin, aithníodh AiF-ZIM as maoiniú a dhéanamh ar thionscadal taighde Glasfur3D (uimhir deontais ZF4123725WZ9) i gcomhar le Glaswerkstätten Glas Ahne, a thug tacaíocht shuntasach don obair thaighde seo. Mar fhocal scoir, admhaíonn Saotharlann Friedrich Siemens agus a comhoibrithe, go háirithe Felix Hegewald agus cúntóir mac léinn Jonathan Holzerr, an tacaíocht theicniúil agus cur i bhfeidhm na déantúsaíochta agus na tástála fisiceach a bhí mar bhunús don pháipéar seo.
Am poist: Lúnasa-04-2023