在《华尔街日报》最近发表的一篇文章加法制造,研究人员讨论了自动机器人的实用混凝土喷涂在数字制造肋混凝土外壳。
研究:数字制造肋混凝土外壳使用自动化机器人具体的喷涂。图片来源:muratart / Shutterstock.com
背景
具体其他常用建筑材料中脱颖而出是因为它的适应性。欧洲杯足球竞彩设计师可以产生高效的设计,降低整体材料成本和相关的碳排放利用材料的流动性。混凝土薄壳结构就是这样的一个设计,已被广泛用来跨越大片。
工程师和建筑师设计技术使混凝土外壳的模板制造更简单的实现困难后产生弯曲的具体形状。然而,使用薄壳混凝土结构全球随后随着劳动力价格的增加而减少。薄壳混凝土结构最近吸引了新的兴趣,部分原因在于形式的潜在节省材料。
花了很多努力来评估混凝土薄壳结构的可能性。然而,构建这些应用混凝土地板的过程仍然需要大量的体力劳动。弯曲肋壳不兼容这种技术,即使3 d打印的混凝土可能产生精确的几何图形。代替具体的3 d打印技术,已开展几次结合喷射混凝土机器人装配。
混凝土喷涂机器人主要是用于生产薄的建筑特色。评估混凝土喷涂机器人的可能性为创建弯曲承载结构部分,更多的研究是必要的。有各种各样的困难在创建肋混凝土壳结构的应用程序。一个变量的分布厚度需要优化材料的位置。最后,高档工业应用的制造过程在预制工厂,营业额高,加工速度快。
关于这项研究
在这项研究中,作者讨论了一个创新的制造技术被称为自动化机器人喷混凝土(弧),采用玻璃纤维增强混凝土(GFRC)建立薄壳组件的厚度通过喷洒到弯曲的模板。构建的组件、轨迹规划和生成方法创建和实现弧。
更大的结构层示威者组成两组原型创建壳,另一个是由一个单独的组件与深肋薄壳。每个原型使用两种不同的方法来添加肋骨制造的壳,是利用构造的测序喷雾路线为每个组件。而pin-bed模具动作灵活的模板是与生产过程结合使用来构建喷涂表面,轨迹规划方法是足够灵活,可以处理任何模板。
研究小组推测,变厚度混凝土外壳有明显肋骨可以产生快速喷涂GFRC到弯曲的基本形式。GFRC组合设计最初被引入,以更好地说明喷路径生成。圆弧的算法生成机器代码用于制造混凝土壳具有不同厚度的详细描述。
研究人员制造了两套原型使用弧过程。首先是肋壳测量1.5米1.2米,高度突出肋骨和第二个nine-segment外壳,作为示范测量的结构层4.5米,4.5米。每个原型的制造过程详细描述,实现了检查和厚度分布。研究结果表明,弧提供了一个方法,准确、快速制造混凝土壳变厚度肋骨。
观察
规范化变化平均值为0.0224,标准差为0.472,预期的厚度是经常遇到。制造方法成功地制作每一段的厚度,用归一化方差的均值为0.195,标准差为0.202。部分不符合另一个因为木构架的公差的问题,导致在每段大约10毫米差异,误差约为0.5%。混合比典型的混凝土和密度较低的名义密度2000公斤/米3由于粗骨料的缺失。
HAL机器人框架和集成Grasshopper3D插件可以用来创建机器人代码,可以精确地沉积GFRC到模板的表面。虽然只有一个物理制造设置采用结合设计过程,它是足够广泛适用于任何机器人装配系统与一个具体的喷雾机连接。机器人的数字控制系统可以集成到泥浆的输出率、校准、和空气供应混凝土的喷雾器,进一步增加重复性,灵活性,和精密的制造过程。相比传统的混凝土混合,泥浆的水泥含量高导致更高的体现碳价值/重量的材料。
结论
总之,这项研究描述了两套ARCS-fabricated原型。原型演示过程的适应性和提高生产效率提供的机器具体的喷涂。测地线距离被用作函数来创建恒定距离等值线在一个表面上的新轨迹规划和叠加方法提出了弧。
作者提到,这将是有利使用gantry-mounted机械手臂在一个非现场制造工厂,这将减少的规模和达到限制一个基础底座上的机器人。他们还指出,弧线可以产生富有表现力和身体有效结构肋混凝土壳工业步伐,不管所使用的混合料配合比设计。
团队认为,拟议的研究将更容易创建混凝土壳体结构,都是资源、低碳排放。
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引用
Nuh, M。椭圆形,R。奥尔,J。,等。数字制造肋混凝土外壳使用自动化机器人具体的喷涂。加法制造,103159 (2022)。https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S2214860422005486
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