ʻO ka hoʻohana ʻana i nā aniani lahilahi e hoʻokō i nā hana like ʻole i ka ʻoihana kūkulu. Ma waho aʻe o nā pōmaikaʻi kaiapuni o ka hoʻohana pono ʻana i nā kumuwaiwai, hiki i nā mea kākau ke hoʻohana i ke aniani lahilahi e hoʻokō i nā degere hou o ke kūʻokoʻa hoʻolālā. Ma muli o ke kumumanaʻo sandwich, hiki ke hoʻohui ʻia ke aniani lahilahi hiki ke hoʻohui ʻia me kahi 3D paʻi open-cell polymer core e hana i ka paʻa loa a me ka māmā.
nā mea hoʻohuihui. Hōʻike kēia ʻatikala i kahi hoʻāʻo ʻimi i ka hana kikohoʻe o nā panela façade aniani-composite me ka hoʻohana ʻana i nā robots ʻoihana. Wehewehe ia i ka manaʻo o ka helu helu ʻana i nā kahe hana o ka hale hana-i-factory, me ka hoʻolālā kōkua kamepiula (CAD), ʻenekinia (CAE), a me ka hana ʻana (CAM). Hōʻike ka haʻawina i kahi kaʻina hana hoʻolālā parametric e hiki ai ke hoʻohui pono i nā mea hana loiloi kikohoʻe.
Eia kekahi, hōʻike kēia kaʻina hana i ka hiki a me nā pilikia o ka hana kikohoʻe ʻana i nā panela hui aniani lahilahi. ʻO kekahi o nā ʻanuʻu hana i hana ʻia e ka lima robot ʻenehana, e like me ka hana hoʻohui nui-format, ka mīkini ʻili, ka hoʻopili ʻana a me nā kaʻina hana hui, ua wehewehe ʻia ma aneʻi. ʻO ka mea hope loa, no ka manawa mua, ua loaʻa ka ʻike hohonu o nā ʻano mekini o nā panela composite ma o ka hoʻokolohua hoʻokolohua a me nā haʻawina helu a me ka loiloi ʻana i nā ʻano mechanical o nā panela composite ma lalo o ka hoʻouka ʻana o ka ʻili. ʻO ka manaʻo holoʻokoʻa o ka hoʻolālā kikohoʻe a me ke kahe hana hana, a me nā hopena o nā haʻawina hoʻokolohua, hāʻawi i kumu no ka hoʻohui hou ʻana i ka wehewehe ʻana i ke ʻano a me nā ʻano loiloi, a me ka hana ʻana i nā haʻawina mechanistic nui i nā haʻawina e hiki mai ana.
ʻAe nā ʻano hana hana kikohoʻe iā mākou e hoʻomaikaʻi i ka hana ma o ka hoʻololi ʻana i nā ʻano kuʻuna a me ka hāʻawi ʻana i nā mea hoʻolālā hou [1]. Hoʻohana nui nā ʻano hana kuʻuna i nā mea e pili ana i ke kumu kūʻai, geometry kumu, a me ka palekana. Ma ka hoʻoneʻe ʻana i ke kūkulu ʻana i nā hale hana, me ka hoʻohana ʻana i ka modular prefabrication a me nā robotics e hoʻokō i nā ʻano hana hoʻolālā hou, hiki ke hoʻohana maikaʻi ʻia nā mea me ka ʻole o ka palekana. Hiki i ka hana kikohoʻe ke hoʻonui i kā mākou noʻonoʻo hoʻolālā e hana i nā ʻano geometric like ʻole, kūpono a me ka makemake. ʻOiai ʻo ka hoʻolālā ʻana a me ka helu ʻana i ka nui o ka helu ʻana, ʻo ka hana ʻana a me ka hui ʻana ke hana nui ʻia e ka lima ma nā ʻano kuʻuna. No ka hoʻokō ʻana i nā hoʻolālā manuahi manuahi, ua lilo nā kaʻina hana kikohoʻe i mea nui. Ke ulu nei ka makemake no ke kūʻokoʻa a me ka hoʻolālā ʻana, ʻoi aku ka nui o nā facades. Ma waho aʻe o ka hopena ʻike, ʻae ʻia nā facades manuahi iā ʻoe e hana i nā hale ʻoi aku ka maikaʻi, no ka laʻana, ma o ka hoʻohana ʻana i nā hopena membrane [2]. Eia kekahi, aia ka mana nui o nā kaʻina hana kikohoʻe i ko lākou pono a me ka hiki ke hoʻolālā i ka hoʻolālā.
ʻIke ʻia kēia ʻatikala pehea e hiki ai ke hoʻohana ʻia ka ʻenehana kikohoʻe no ka hoʻolālā ʻana a me ka hana ʻana i kahi panela façade composite hou i loaʻa i kahi kumu polymer i hoʻohui ʻia a i hoʻopaʻa ʻia i nā paneli waho aniani lahilahi. Ma waho aʻe o nā mea hana hou e pili ana i ka hoʻohana ʻana i ke aniani lahilahi, ʻo nā pae hoʻokele kaiapuni a me ka hoʻokele waiwai kekahi mau kumu nui no ka hoʻohana ʻana i nā mea liʻiliʻi no ke kūkulu ʻana i ka envelop hale. Me ka hoʻololi ʻana i ke aniau, ka liʻiliʻi waiwai a me ka piʻi ʻana o nā kumukūʻai ikehu i ka wā e hiki mai ana, pono e hoʻohana maʻalahi ke aniani. ʻO ka hoʻohana ʻana i ke aniani lahilahi ma lalo o 2 mm mānoanoa mai ka ʻoihana uila e hoʻomālamalama i ka façade a hoʻemi i ka hoʻohana ʻana i nā mea maka.
Ma muli o ke kiʻekiʻe kiʻekiʻe o ke aniani lahilahi, wehe ia i nā mea hou no ka hoʻohana ʻana i ka hoʻolālā a ma ka manawa like e hoʻokau i nā pilikia ʻenehana hou [3,4,5,6]. ʻOiai ka palena o ka hoʻokō ʻana i nā papahana façade me ke aniani lahilahi, ke hoʻohana nui ʻia nei ke aniani lahilahi i ka ʻenekinia kīwila a me nā haʻawina hoʻolālā. Ma muli o ka hiki ke kiʻekiʻe o ke aniani lahilahi i ka elastic deformation, ʻo kona hoʻohana ʻana i nā facades e koi ai i nā hoʻonā hoʻolālā hoʻoikaika [7]. Ma waho aʻe o ka hoʻohana ʻana i ka hopena membrane ma muli o ka geometry curved [8]. Ua hōʻike kēia ala i ka ʻōlelo hoʻohiki ma muli o ka hoʻohana ʻana i kahi kumu polycarbonate paʻakikī, ʻoi aku ka liʻiliʻi ma mua o ke aniani. Ma waho aʻe o ka hana mechanical maikaʻi, ua hoʻokō ʻia nā koina palekana hou [9].
Hoʻokumu ʻia ke ʻano o ka haʻawina aʻe ma luna o ka manaʻo like, akā me ka hoʻohana ʻana i kahi kumu translucent open-pore i hoʻohui ʻia. Hōʻoia kēia i kahi kiʻekiʻe o ke kūʻokoʻa geometric a me nā hiki ke hoʻolālā, a me ka hoʻohui ʻana i nā hana kino o ka hale [10]. Ua hōʻoia maikaʻi ʻia kēlā mau panela composite i ka hoʻāʻo mechanical [11] a hoʻohiki e hōʻemi i ka nui o ke aniani i hoʻohana ʻia a hiki i 80%. ʻAʻole kēia e hōʻemi wale i nā kumuwaiwai e pono ai, akā e hoʻemi nui hoʻi i ke kaumaha o nā panela, a laila e hoʻonui ai i ka pono o ka substructure. Akā makemake nā ʻano hana hou i nā ʻano hana hou. Pono nā hale kūpono i nā hana hana kūpono. Hāʻawi ka hoʻolālā kikohoʻe i ka hana kikohoʻe. Ke hoʻomau nei kēia ʻatikala i ka noiʻi mua a ka mea kākau ma o ka hōʻike ʻana i kahi noiʻi o ke kaʻina hana kikohoʻe o nā ʻāpana aniani aniani lahilahi no nā lopako ʻenehana. ʻO ka manaʻo nui i ka helu ʻana i ka faila-i-factory workflow o nā prototypes nui-nui mua e hoʻonui i ka automation o ke kaʻina hana.
ʻO ka papa hoʻohui (Figure 1) he ʻelua mau aniani aniani i uhi ʻia a puni kahi kumu polimer AM. Hoʻopili ʻia nā ʻāpana ʻelua me ke kāpili. ʻO ke kumu o kēia hoʻolālā e puʻunaue i ka ukana ma luna o ka pauku holoʻokoʻa e like me ka hiki. Hoʻokumu nā manawa kulou i nā koʻikoʻi maʻamau i ka pūpū. ʻO ka ikaika o ka ʻaoʻao ke kumu o ka ʻāwīwī ʻana i loko o ke kumu a me nā hono pipili.
Hana ʻia ka ʻaoʻao waho o ka hale sanwiti me ke aniani lahilahi. Ma ke kumu, e hoʻohana ʻia ke aniani silicate soda-lime. Me ka mānoanoa pahuhopu <2 mm, hiki i ke kaʻina hana wela wela i ka palena ʻenehana o kēia manawa. Hiki ke noʻonoʻo ʻia ke aniani aluminosilicate i hoʻoikaika ʻia i ke kemika inā makemake ʻia ka ikaika kiʻekiʻe ma muli o ka hoʻolālā (e laʻa me nā panela i pelu ʻia i ke anuanu) a i ʻole hoʻohana [12]. E hoʻokō ʻia ka hoʻoili māmā a me nā hana mālama kaiapuni e nā waiwai mechanical maikaʻi e like me ke kūpaʻa maikaʻi ʻana a me ka modulus Young's kiʻekiʻe i hoʻohālikelike ʻia me nā mea ʻē aʻe i hoʻohana ʻia i nā composites. Ma muli o ka liʻiliʻi o ka nui i loaʻa no ke aniani lahilahi i hoʻopaʻa ʻia me ke kemika, ua hoʻohana ʻia nā panela o ke aniani soda-lime mānoanoa piha 3 mm i hoʻohana ʻia e hana i ka prototype nui mua.
Manaʻo ʻia ke ʻano kākoʻo ma ke ʻano he ʻāpana i hoʻohālikelike ʻia o ka papa hana. ʻaneʻane pili nā ʻano a pau e ia. Mahalo i ke ʻano hana hoʻohui, ʻo ia hoʻi ke kikowaena o ke kaʻina hana kikohoʻe. Hoʻohana ʻia nā Thermoplastics e ka fusing. Hiki i kēia ke hoʻohana i ka nui o nā polymers like ʻole no nā noi kikoʻī. Hiki ke hoʻolālā ʻia ka topology o nā mea nui me nā manaʻo like ʻole e pili ana i kā lākou hana. No kēia kumu, hiki ke hoʻokaʻawale ʻia ka hoʻolālā ʻano i loko o nā ʻāpana hoʻolālā ʻehā: hoʻolālā hoʻolālā, hoʻolālā hana, hoʻolālā aesthetic, a me ka hoʻolālā hana. Hiki i kēlā me kēia māhele ke loaʻa nā kumu like ʻole, hiki ke alakaʻi i nā topologies like ʻole.
I ka wā o ka noiʻi mua, ua hoʻāʻo ʻia kekahi o nā hoʻolālā nui no ka kūpono o kā lākou hoʻolālā [11]. Mai ka ʻike mechanical, ʻoi aku ka maikaʻi o ka ʻili liʻiliʻi o ʻekolu manawa o ka gyroscope. Hāʻawi kēia i ke kūpaʻa mechanical kiʻekiʻe i ke kulou ʻana ma kahi hoʻohana haʻahaʻa haʻahaʻa. Ma waho aʻe o nā ʻōnaehana kumu cellular i hana hou ʻia ma nā ʻāpana ʻili, hiki ke hana ʻia ka topology e nā ʻenehana ʻimi ʻano ʻē aʻe. ʻO ka hoʻoulu ʻana o ka laina koʻikoʻi kekahi o nā ala e hiki ai ke koho i ka ʻoʻoleʻa ma ke kaumaha haʻahaʻa loa [13]. Eia naʻe, ua hoʻohana ʻia ka honeycomb structure, i hoʻohana nui ʻia i nā hana sandwich, i wahi hoʻomaka no ka hoʻomohala ʻana i ka laina hana. Ke alakaʻi nei kēia ʻano kumu i ka holomua wikiwiki i ka hana ʻana, ʻoi aku ma o ka polokalamu ala ala maʻalahi. Ua aʻo nui ʻia kona ʻano i loko o nā panela composite [14, 15, 16] a hiki ke hoʻololi ʻia ke ʻano ma nā ʻano he nui ma o ka parameterization a hiki ke hoʻohana ʻia no nā manaʻo loiloi mua.
Nui nā polymers thermoplastic e noʻonoʻo ai i ke koho ʻana i kahi polymer, ma muli o ke kaʻina extrusion i hoʻohana ʻia. ʻO nā haʻawina mua mua o nā mea liʻiliʻi i hōʻemi i ka helu o nā polymers i manaʻo ʻia he kūpono no ka hoʻohana ʻana i nā facades [11]. Ke hoʻohiki nei ka Polycarbonate (PC) ma muli o kona kūpaʻa wela, ka pale ʻana o UV a me ka rigidity kiʻekiʻe. Ma muli o ka ʻenehana hou a me ka hoʻopukapuka kālā i koi ʻia no ka hana ʻana i ka polycarbonate, ua hoʻohana ʻia ka ethylene glycol modified polyethylene terephthalate (PETG) e hana i nā prototypes mua. He mea maʻalahi loa ka hana ʻana ma nā mahana haʻahaʻa haʻahaʻa me ka haʻahaʻa haʻahaʻa o ke koʻikoʻi wela a me ka deformation ʻāpana. ʻO ka prototype i hōʻike ʻia ma ʻaneʻi ua hana ʻia mai ka PETG recycled i kapa ʻia ʻo PIPG. Ua hoʻomaloʻo mua ʻia ka mea ma 60 ° C no ka liʻiliʻi o 4 mau hola a ua hana ʻia i loko o nā granules me kahi ʻāpana aniani o 20% [17].
Hāʻawi ka mea hoʻopili i kahi paʻa paʻa ma waena o ka hale polymer core a me ka poʻi aniani lahilahi. Ke hoʻokau ʻia nā panela i nā haʻahaʻa kulou, e hoʻokau ʻia nā ʻāpana adhesive i ke koʻikoʻi shear. No laila, ʻoi aku ka maikaʻi o ka hoʻopili paʻa a hiki ke hōʻemi i ka deflection. ʻO nā mea hoʻopili maʻemaʻe kekahi e kōkua i ka hāʻawi ʻana i ka maikaʻi ʻike kiʻekiʻe ke hoʻopaʻa ʻia i ke aniani māmā. ʻO kekahi kumu koʻikoʻi i ke koho ʻana i kahi adhesive ka mea hana a me ka hoʻohui ʻana i nā kaʻina hana automated. Ma aneʻi hiki i nā lāʻau lapaʻau UV me nā manawa hoʻōla maʻalahi ke maʻalahi i ke kūlana o nā papa uhi. Ma muli o nā ho'āʻo mua, ua hoʻāʻo ʻia kahi ʻano o nā mea hoʻopili no ko lākou kūpono no nā panela aniani aniani ʻoniʻoni [18]. ʻO Loctite® AA 3345™ UV curable acrylate [19] i hōʻoia i kūpono loa no kēia kaʻina hana.
No ka hoʻohana pono ʻana i nā mea hiki ke hana i nā mea hoʻohui a me ka maʻalahi o ke aniani lahilahi, ua hoʻolālā ʻia ke kaʻina holoʻokoʻa e hana ma ke kelepona a me ka parametrically. Hoʻohana ʻia ʻo Grasshopper ma ke ʻano he polokalamu hoʻolālā ʻike, e pale ana i nā pilina ma waena o nā papahana like ʻole. E kākoʻo a hoʻokō nā ʻano aʻoaʻo āpau (engineering, engineering and manufacturing) i kekahi i kekahi i hoʻokahi faila me ka manaʻo pololei mai ka mea hoʻohana. Ma kēia pae o ke aʻo ʻana, ke kūkulu ʻia nei ke kaʻina hana a hahai i ke ʻano i hōʻike ʻia ma ke Kiʻi 2. Hiki ke hui pū ʻia nā pahuhopu like ʻole i nā ʻāpana i loko o nā aʻo.
ʻOiai ua hana ʻia ka hana ʻana o nā panela sandwich ma kēia pepa me ka hoʻolālā a me ka hoʻomākaukau ʻana o ka mea hoʻohana, ʻaʻole i hoʻokō pono ʻia ka hoʻohui ʻana a me ka hōʻoia ʻana o nā mea hana ʻenekinia pākahi. Ma muli o ka hoʻolālā parametric o ka geometry facade, hiki ke hoʻolālā i ka pūpū o waho o ka hale ma ka pae macro (facade) a me ka meso (facade panels). Ma ka ʻanuʻu ʻelua, ua manaʻo ka loiloi ʻenekinia e loiloi i ka palekana a me ke kūpono a me ka hiki ʻana o ka hana ʻana i ka pā pale. ʻO ka hope, ua mākaukau nā panela hopena no ka hana kikohoʻe. Hoʻoponopono ka papahana i ka ʻōnaehana kumu i hoʻomohala ʻia i ka G-code hiki ke heluhelu ʻia e ka mīkini a hoʻomākaukau iā ia no ka hana ʻana i nā mea hoʻohui, subtractive post-processing a me ka paʻa aniani.
Manaʻo ʻia ke kaʻina hana hoʻolālā ma nā pae ʻokoʻa ʻelua. Ma waho aʻe o ka pili ʻana o ke ʻano macro o nā facades i ka geometry o kēlā me kēia panel composite, hiki ke hoʻolālā ʻia ka topology o ke kumu ponoʻī ma ka pae meso. I ka hoʻohana ʻana i ke ʻano hoʻohālike parametric façade, hiki ke hoʻololi ʻia ke ʻano a me ka hiʻohiʻona e nā ʻāpana façade laʻana me ka hoʻohana ʻana i nā mea paheʻe i hōʻike ʻia ma ke Kiʻi 3. No laila, ʻo ka ʻili holoʻokoʻa he ʻili hiki ke hoʻohālikelike ʻia i hiki ke hoʻololi ʻia me ka hoʻohana ʻana i nā mea huki kiko a hoʻololi ʻia e ka e kuhikuhi ana i ka liʻiliʻi a me ke kiʻekiʻe o ka deformation. Hāʻawi kēia i kahi kiʻekiʻe o ka maʻalahi i ka hoʻolālā ʻana o nā envelopes hale. Eia nō naʻe, ua kaupalena ʻia kēia degere o ke kūʻokoʻa e ka ʻenehana a me ka hana ʻana, a laila hoʻokani ʻia e nā algorithms i ka ʻāpana ʻenekinia.
Ma waho aʻe o ke kiʻekiʻe a me ka laulā o ka façade holoʻokoʻa, ua hoʻoholo ʻia ka mahele o nā panela façade. No nā panela façade hoʻokahi, hiki ke wehewehe pololei ʻia lākou ma ka pae meso. Hoʻopili kēia i ka topology o ka hale kumu ponoʻī, a me ka mānoanoa o ke aniani. ʻO kēia mau mea hoʻololi ʻelua, a me ka nui o ka panela, he pilina koʻikoʻi me ka hoʻohālike ʻenehana mechanical. Hiki ke hoʻokō ʻia ka hoʻolālā a me ka hoʻomohala ʻana o ka pae macro a me ka meso holoʻokoʻa ma ke ʻano o ka optimization i nā ʻano ʻehā o ka hoʻolālā, hana, aesthetics a me ka hoʻolālā huahana. Hiki i nā mea hoʻohana ke hoʻomohala i ka nānā a me ka manaʻo holoʻokoʻa o ka envelop hale ma ka hana mua ʻana i kēia mau wahi.
Kākoʻo ʻia ka papahana e ka ʻāpana ʻenekinia me ka hoʻohana ʻana i kahi loop feedback. No kēia hopena, ua wehewehe ʻia nā pahuhopu a me nā palena palena i ka māhele optimization i hōʻike ʻia ma ka Fig. ʻO kēia ka wahi hoʻomaka no nā mea hana like ʻole i hiki ke hoʻohui pololei ʻia i loko o Grasshopper. Ma nā noiʻi hou aku, hiki ke loiloi ʻia nā waiwai mechanical me ka hoʻohana ʻana i ka Finite Element Analysis (FEM) a i ʻole nā helu analytical.
Eia kekahi, hiki i nā haʻawina hoʻolāʻau lā, ka nānā ʻana i ka laina-o-sight, a me ka hoʻohālikelike ʻana i ka lōʻihi o ka lā ke loiloi i ka hopena o nā panela composite ma ke kūkulu physics. He mea nui ʻaʻole e kaupalena nui i ka wikiwiki, kūpono a me ka maʻalahi o ke kaʻina hana hoʻolālā. No laila, ua hoʻolālā ʻia nā hopena i loaʻa ma ʻaneʻi no ka hāʻawi ʻana i ke alakaʻi a me ke kākoʻo hou i ke kaʻina hana hoʻolālā a ʻaʻole ia he pani no ka nānā ʻana a me ka hōʻoia ʻana i ka hopena o ke kaʻina hana. Hoʻokumu kēia hoʻolālā hoʻolālā i ke kumu no ka noiʻi categorical hou no nā hopena i hōʻoia ʻia. No ka laʻana, ʻaʻole i ʻike nui ʻia e pili ana i ke ʻano mechanical o nā panela composite ma lalo o nā kūlana haʻahaʻa a kākoʻo.
Ke hoʻopau ʻia ka hoʻolālā a me ka ʻenekinia, mākaukau ke kumu hoʻohālike no ka hana kikohoʻe. Hoʻokaʻawale ʻia ke kaʻina hana i ʻehā mau ʻāpana (Fig. 4). ʻO ka mea mua, ua hoʻohui ʻia ka hana nui me ka hoʻohana ʻana i kahi hale paʻi 3D robotic nui. A laila wili ʻia ka ʻili me ka hoʻohana ʻana i ka ʻōnaehana robotic like e hoʻomaikaʻi ai i ka maikaʻi o ka ʻili e pono ai no ka hoʻopili maikaʻi ʻana. Ma hope o ka wili ʻana, hoʻopili ʻia ka mea hoʻopili ma ka ʻōnaehana kumu me ka hoʻohana ʻana i kahi ʻōnaehana dosing i hoʻolālā ʻia i kau ʻia ma ka ʻōnaehana robotic like i hoʻohana ʻia no ka paʻi ʻana a me ka hana wili. ʻO ka hope, hoʻokomo ʻia ke aniani a waiho ʻia ma mua o ka hoʻōla ʻana o UV o ka hui paʻa.
No ka hana hoʻohui, pono e unuhi ʻia ka topology i wehewehe ʻia i ka ʻōlelo mīkini CNC (GCode). No nā hopena like ʻole a kiʻekiʻe, ʻo ka pahuhopu ka paʻi ʻana i kēlā me kēia papa me ka hāʻule ʻole o ka nozzle extruder. Mālama kēia i ka overpressure makemake ʻole i ka hoʻomaka a me ka hopena o ka neʻe. No laila, ua kākau ʻia kahi palapala hoʻomau trajectory generation no ke ʻano kelepona i hoʻohana ʻia. E hana kēia i kahi polyline mau parametric me nā helu hoʻomaka a me nā helu hoʻokahi, e hoʻololi i ka nui o ka panel i koho ʻia, ka helu a me ka nui o nā honeycombs e like me ka hoʻolālā. Eia kekahi, hiki ke kuhikuhi ʻia nā ʻāpana e like me ka laulā laina a me ke kiʻekiʻe o ka laina ma mua o ke kau ʻana i nā laina e hoʻokō i ke kiʻekiʻe i makemake ʻia o ka hale nui. ʻO ka hana aʻe o ka palapala e kākau i nā kauoha G-code.
Hana ʻia kēia ma ka hoʻopaʻa ʻana i nā koina o kēlā me kēia kiko ma ka laina me nā ʻike mīkini ʻē aʻe e like me nā koʻi kūpono ʻē aʻe no ke kūlana a me ka mana extrusion volume. Hiki ke hoʻololi ʻia ka hopena G-code i nā mīkini hana. Ma kēia laʻana, hoʻohana ʻia kahi lima lopako ʻenehana Comau NJ165 ma kahi laina laina e hoʻomalu i kahi extruder CEAD E25 e like me ka G-code (Figure 5). ʻO ka prototype mua i hoʻohana i ka PETG post-industrial me kahi aniani fiber content o 20%. Ma ke ʻano o ka hoʻāʻo ʻana i ka mīkini, kokoke ka nui o ka pahuhopu i ka nui o ka ʻoihana kūkulu, no laila ʻo ka nui o ka mea nui he 1983 × 876 mm me nā 6 × 4 honeycomb cell. 6 mm a me 2 mm ke kiʻekiʻe.
Ua hōʻike ʻia nā hoʻokolohua mua he ʻokoʻa ka ikaika adhesive ma waena o ka adhesive a me ka resin paʻi 3D ma muli o kāna mau waiwai. No ka hana ʻana i kēia, hoʻopili ʻia nā mea hoʻāʻo hana hoʻohui a i ʻole laminated i ke aniani a kau ʻia i ka ʻāʻī a i ʻole ka ʻoki ʻana. I ka wā o ka hana mechanical mua o ka ili polymer ma ka wili ʻana, ua piʻi nui ka ikaika (Fig. 6). Eia kekahi, hoʻomaikaʻi ia i ka palahalaha o ke kumu a pale i nā hemahema i hana ʻia e ka over-extrusion. ʻO LOCTITE® AA 3345™ [19] acrylate hiki ke ho'ōla ʻia ma UV i hoʻohana ʻia ma ʻaneʻi he maʻalahi i nā kūlana hana.
ʻO kēia ka hopena pinepine i kahi ʻokoʻa maʻamau kiʻekiʻe no nā laʻana hoʻāʻo paʻa. Ma hope o ka hana ʻana i nā mea hoʻohui, ua wili ʻia ke ʻano kumu ma kahi mīkini wili profile. Hana ʻia ka G-code i koi ʻia no kēia hana mai nā ala hana i hana mua ʻia no ke kaʻina paʻi 3D. Pono e paʻi ʻia ke kiʻekiʻe kiʻekiʻe ma mua o ke kiʻekiʻe kumu. Ma kēia hiʻohiʻona, ua hoʻemi ʻia ka ʻōnaehana kumu mānoanoa 18 mm i 14 mm.
ʻO kēia ʻāpana o ke kaʻina hana he paʻakikī nui no ka automation piha. ʻO ka hoʻohana ʻana i nā adhesives e koi nui i ka pololei a me ka pololei o nā mīkini. Hoʻohana ʻia ka ʻōnaehana dosing pneumatic no ka hoʻopili ʻana i ka mea hoʻopili ma ke ʻano kumu. Alakaʻi ʻia ia e ka robot ma ka ʻili wili e like me ke ala mea hana i wehewehe ʻia. ʻIke ʻia ʻo ka hoʻololi ʻana i ka tip dispensing maʻamau me kahi pulupulu ʻoi aku ka maikaʻi. ʻAe kēia i nā mea hoʻopili viscosity haʻahaʻa e hāʻawi like ʻia e ka leo. Hoʻoholo ʻia kēia nui e ke kaomi ʻana i ka ʻōnaehana a me ka wikiwiki o ka robot. No ka ʻoi aku ka pololei a me ka maikaʻi hoʻopaʻa kiʻekiʻe, ʻoi aku ka maikaʻi o ka huakaʻi hele haʻahaʻa o 200 a 800 mm/min.
Acrylate me ka awelika viscosity o 1500 mPa * s ua hoʻopili ʻia i ka paia o ka polymer core 6 mm ākea me ka hoʻohana ʻana i kahi pulupulu dosing me kahi anawaena o loko o 0.84 mm a me kahi ākea o 5 ma kahi kaomi o 0.3 a 0.6 mbar. mm. A laila hoʻolaha ʻia ka mea hoʻopili ma luna o ka ʻili o ka substrate a hana i kahi papa mānoanoa 1 mm ma muli o ka ʻili o ka ʻili. ʻAʻole hiki ke hoʻopaʻa pono ʻia ka mānoanoa adhesive. ʻO ka lōʻihi o ke kaʻina hana he mea koʻikoʻi ia no ke koho ʻana i kahi adhesive. ʻO ka hana kumu i hana ʻia ma ʻaneʻi he 26 m ka lōʻihi a no laila he manawa noi no 30 a 60 mau minuke.
Ma hope o ka hoʻopili ʻana i ka mea hoʻopili, e hoʻokomo i ka puka aniani pālua ma kahi. Ma muli o ka mānoanoa haʻahaʻa o ka mea, ua hoʻololi ʻia ke aniani lahilahi e kona kaumaha ponoʻī a no laila pono e hoʻonohonoho ʻia e like me ka hiki. No kēia, hoʻohana ʻia nā kīʻaha kīʻaha pneumatic me nā kīʻaha hoʻoheheʻe manawa. Kau ʻia ma luna o ka ʻāpana me ka hoʻohana ʻana i kahi crane, a i ka wā e hiki mai ana ke kau pololei ʻia me ka hoʻohana ʻana i nā robots. Ua kau ʻia ka pā aniani e like me ka ʻili o ke kumu ma luna o ka papa hoʻopili. Ma muli o ke kaumaha ʻoi aku ka māmā, hoʻonui ka pā aniani (4 a 6 mm mānoanoa) i ke kaomi ma luna.
ʻO ka hopena e hoʻomaʻemaʻe piha i ka ʻili aniani ma ka hale kumu, e like me ka hiki ke noʻonoʻo ʻia mai ka nānā mua ʻana i nā ʻokoʻa kala i ʻike ʻia. Hiki i ke kaʻina hana noi ke hoʻoikaika nui i ka maikaʻi o ka hui paʻa hope. Ke hoʻopaʻa ʻia, ʻaʻole pono e hoʻoneʻe ʻia nā panela aniani no ka mea e ʻike ʻia ke koena pipili ma ke aniani a me nā hemahema o ka papa hoʻopili maoli. ʻO ka hope, hoʻōla ʻia ka mea hoʻopili me ka radiation UV ma kahi hawewe o 365 nm. No ka hana ʻana i kēia, ua hele mālie ʻia kahi kukui UV me ka mana nui o 6 mW/cm2 ma luna o ka ʻili adhesive holoʻokoʻa no 60 s.
ʻO ka manaʻo o nā panela aniani aniani lahilahi māmā a hiki ke hoʻopili ʻia me ka polymer core i hoʻohui ʻia i kūkākūkā ʻia ma ʻaneʻi, no ka hoʻohana ʻana i nā façades e hiki mai ana. No laila, pono nā panela composite e hoʻokō i nā kūlana kūpono a hoʻokō i nā koi no nā moku'āina palena lawelawe (SLS), nā moku'āina palena palena loa (ULS) a me nā koi palekana. No laila, pono e palekana, ikaika, a ʻoʻoleʻa nā panela i hiki ke kūpaʻa i nā ukana (e like me nā haʻahaʻa o luna) me ka ʻole o ka haki ʻana a i ʻole ka hoʻololi ʻana. No ka noiʻi ʻana i ka pane mechanical o nā ʻāpana aniani aniani lahilahi i hana mua ʻia (e like me ka mea i wehewehe ʻia ma ka ʻāpana Mechanical Testing), ua hoʻokau ʻia lākou i nā hoʻāʻo hoʻoili makani e like me ia i wehewehe ʻia ma ka māhele aʻe.
ʻO ke kumu o ka hoʻāʻo kino ʻana ʻo ia ke aʻo ʻana i nā waiwai mechanical o nā panela composite o nā paia waho ma lalo o nā haʻalulu makani. No kēia hopena, ua hana ʻia nā panela i hui ʻia me ka ʻāpana aniani piha piha 3 mm mānoanoa a me ka 14 mm mānoanoa additively fabricated core (mai PIPG-GF20) i hana ʻia e like me ka mea i hōʻike ʻia ma luna me ka hoʻohana ʻana iā Henkel Loctite AA 3345 adhesive (Fig. 7 hema). )). . Hoʻopili ʻia nā panela i hui pū ʻia i ke kumu lāʻau kākoʻo me nā wili metala i hoʻokuʻu ʻia i loko o ke kumu lāʻau a i nā ʻaoʻao o ka hale nui. Ua hoʻonoho ʻia nā wili 30 a puni ka ʻāpana o ka pā (e ʻike i ka laina ʻeleʻele ma ka hema ma Fig. 7) e hana hou i nā kūlana kākoʻo laina a puni ka ʻāpana e like me ka hiki.
A laila ua hoʻopaʻa ʻia ke kiʻi hoʻāʻo i ka paia hoʻāʻo waho ma o ka hoʻohana ʻana i ke kaomi makani a i ʻole ka hoʻohu ʻana o ka makani ma hope o ka papa hoʻohui (Figure 7, luna ʻākau). Hoʻohana ʻia kahi ʻōnaehana hoʻopili kikohoʻe (DIC) e hoʻopaʻa i ka ʻikepili. No ka hana ʻana i kēia, uhi ʻia ke aniani o waho o ka panel composite me kahi ʻāpana elastic lahilahi i paʻi ʻia ma luna me kahi ʻano leo pearline (Fig. 7, lalo ʻākau). Hoʻohana ʻo DIC i ʻelua mau kāmeʻa e hoʻopaʻa i ke kūlana pili o nā helu ana a pau ma ka ʻili aniani holoʻokoʻa. Ua hoʻopaʻa ʻia nā kiʻi ʻelua i kēlā me kēia kekona a hoʻohana ʻia no ka loiloi. Hoʻonuiʻia ke kaomi i loko o ke keʻena, i hoʻopuniʻia e nā paneli composite, e ka peʻahi ma 1000 Pa i hoʻonuiʻia a hiki i ka palena kiʻekiʻe o 4000 Pa, no laila e mālamaʻia kēlā me kēia pae ukana no 10 kekona.
Hōʻike pū ʻia ka hoʻonohonoho kino o ka hoʻokolohua e kahi kumu hoʻohālike me nā ana geometric like. No kēia, hoʻohana ʻia ka papahana helu Ansys Mechanical. ʻO ke ʻano kumu he mesh geometric e hoʻohana ana i nā mea hexagonal SOLID 185 me nā ʻaoʻao 20 mm no ke aniani a me nā mea tetrahedral SOLID 187 me nā ʻaoʻao 3 mm. No ka hoʻomāmā ʻana i ka hoʻohālikelike ʻana, ma kēia pae o ke aʻo ʻana, ua manaʻo ʻia ma ʻaneʻi ʻo ka acrylate i hoʻohana ʻia he ʻoʻoleʻa a lahilahi, a ua wehewehe ʻia he paʻa paʻa ma waena o ke aniani a me ka mea kumu.
Hoʻopaʻa ʻia nā panela hui i kahi laina pololei ma waho o ke kumu, a ua kau ʻia ka panel aniani i kahi haʻahaʻa kaomi o ka ʻili o 4000 Pa. ʻOiai ua lawe ʻia nā geometric nonlinearities i ka hoʻohālikelike ʻana, ua hoʻohana ʻia nā ʻano mea laina laina i kēia pae o ka ao ana. ʻOiai he manaʻo kūpono kēia no ka pane elastic linear o ke aniani (E = 70,000 MPa), e like me ka pepa ʻikepili o ka mea hana o ka (viscoelastic) polymeric core material [17], ua hoʻohana ʻia ka linear stiffness E = 8245 MPa ma. pono e noʻonoʻo pono ʻia ka loiloi o kēia manawa a e aʻo ʻia i ka noiʻi e hiki mai ana.
ʻO nā hualoaʻa i hōʻike ʻia ma ʻaneʻi, ua loiloi nui ʻia no nā deformations i nā haʻawe makani kiʻekiʻe a hiki i 4000 Pa (=ˆ4kN/m2). No kēia, ua hoʻohālikelikeʻia nā kiʻi i hoʻopaʻaʻia e keʻano DIC me nā hopena o ka helu helu (FEM) (Fig. 8, lalo'ākau). ʻOiai ke helu ʻia nei ka huina kūpono o 0 mm me nā kākoʻo laina "kūpono" ma ka ʻāpana ʻaoʻao (ʻo ia hoʻi, panel perimeter) i ka FEM, pono e noʻonoʻo ʻia ka neʻe kino o ka ʻāina i ka wā e loiloi ai i ka DIC. ʻO kēia ma muli o ka hoʻokomo ʻana a me ka deformation o ka pahu hoʻāʻo a me kāna mau sila. No ka hoʻohālikelike ʻana, ua unuhi ʻia ka neʻe ʻana o ka awelika ma ka ʻāpana ʻaoʻao (laina keʻokeʻo i hoʻopaʻa ʻia ma Fig. Hoʻohālikelike ʻia nā neʻe i hoʻoholo ʻia e DIC a me FEA ma ka Papa 1 a hōʻike ʻia ma ke kiʻi ma ka ʻaoʻao hema hema o Fig. 8.
Ua ho'ohana 'ia nā pae haawe 'ehā o ka kŘkohu ho'okolohua ma ke 'ano he mau wahi mana no ka loiloi 'ana a loiloi 'ia ma ka FEM. ʻO ka hoʻoneʻe kikowaena kiʻekiʻe loa o ka pā i hoʻohui ʻia i ka mokuʻāina i hoʻopaʻa ʻia i hoʻoholo ʻia e nā ana DIC ma kahi pae haʻahaʻa o 4000 Pa ma 2.18 mm. ʻOiai ʻo ka hoʻoneʻe ʻana o FEA ma nā haʻahaʻa haʻahaʻa (a hiki i 2000 Pa) hiki ke hoʻopuka pololei i nā waiwai hoʻokolohua, ʻaʻole hiki ke helu pololei ʻia ka piʻi ʻole o ka laina ma nā haʻahaʻa kiʻekiʻe.
Eia nō naʻe, ua hōʻike ʻia nā haʻawina e hiki i nā panela composite ke pale i nā haʻalulu makani. ʻO ka rigidity kiʻekiʻe o nā paneli māmā ke kū i waho. Me ka hoʻohana ʻana i nā helu analytical e pili ana i ka manaʻo laina o nā papa Kirchhoff [20], he deformation o 2.18 mm ma 4000 Pa e like me ka deformation o kahi pā aniani 12 mm mānoanoa ma lalo o nā kūlana palena like. ʻO ka hopena, hiki ke hoʻemi ʻia ka mānoanoa o ke aniani (ʻo ia ka ikehu i ka hana ʻana) i loko o kēia panel composite i 2 x 3mm aniani, e hopena i kahi mālama waiwai o 50%. ʻO ka hoʻemi ʻana i ke kaumaha holoʻokoʻa o ka panel e hāʻawi i nā pōmaikaʻi hou aʻe ma ke ʻano o ka hui. ʻOiai hiki ke maʻalahi ke mālama ʻia e nā kānaka ʻelua he 30 kg, ʻo kahi papa aniani 50 kg maʻamau e koi i ke kākoʻo ʻenehana e neʻe maluhia. I mea e hōʻike pololei ai i ke ʻano mekini, e koi ʻia nā hiʻohiʻona kikoʻī hou aku i nā haʻawina e hiki mai ana. Hiki ke hoʻonui hou ʻia ka nānā ʻana i ka ʻeleʻele me nā kumu hoʻohālike nonlinear nui loa no nā polymers a me ka hoʻohālike paʻa paʻa.
ʻO ka hoʻomohala ʻana a me ka hoʻomaikaʻi ʻana i nā kaʻina hana kikohoʻe he kuleana koʻikoʻi i ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka hana hoʻokele waiwai a me ke kaiapuni i ka ʻoihana kūkulu. Eia kekahi, ʻo ka hoʻohana ʻana i ke aniani lahilahi i nā façades e hoʻohiki ai i ka mālama ʻana i ka ikehu a me nā kumuwaiwai a wehe i nā mea hou no ka hoʻolālā. Eia nō naʻe, ma muli o ka liʻiliʻi o ka mānoanoa o ke aniani, pono nā hoʻonā hoʻolālā hou e hoʻoikaika pono i ke aniani. No laila, ʻo ka haʻawina i hōʻike ʻia ma kēia ʻatikala e ʻimi ana i ka manaʻo o nā panela composite i hana ʻia mai ke aniani lahilahi a i hoʻopaʻa ʻia i hoʻopaʻa ʻia 3D paʻi polymer core structures. ʻO ke kaʻina hana holoʻokoʻa mai ka hoʻolālā ʻana a hiki i ka hana ʻana ua hoʻopaʻa ʻia a hoʻohana ʻia. Me ke kōkua o Grasshopper, ua hoʻomohala ʻia kahi faila-i-factory workflow e hiki ai i ka hoʻohana ʻana i nā ʻāpana aniani aniani lahilahi i nā façades e hiki mai ana.
ʻO ka hana ʻana o ka prototype mua i hōʻike i ka hiki a me nā pilikia o ka hana robotic. ʻOiai ua hoʻohui maikaʻi ʻia ka hana hoʻohui a me ka subtractive, ʻo ka hoʻohana ʻana i ka hoʻopili ʻana a me ka hui ʻana i nā pilikia hou e hoʻoponopono ʻia i ka noiʻi e hiki mai ana. Ma o ka hoʻāʻo ʻana i ka mīkini mua a me ka hoʻohālikelike noiʻi ʻana i nā mea pili, ua hōʻike ʻia e hāʻawi nā panela fiberglass māmā a lahilahi i ka ʻoʻoleʻa kūlou kūpono no kā lākou noi façade i manaʻo ʻia, ʻoiai ma lalo o nā kūlana hoʻouka makani. E ʻimi hou ana ka noiʻi ʻana a nā mea kākau i ka hiki ke hana ʻia i nā panela aniani aniani lahilahi i hana ʻia no nā noi façade a hōʻike i ko lākou pono.
Mahalo nā mea kākau i nā kākoʻo a pau e pili ana i kēia hana noiʻi. Mahalo i ka papahana kālā EFRE SAB i kākoʻo ʻia mai nā kālā ʻEulopa ma ke ʻano o ka hāʻawi kālā No. 100537005. Eia hou, ua ʻike ʻia ʻo AiF-ZIM no ke kākoʻo ʻana i ka papahana noiʻi Glasfur3D (helu hāʻawi ZF4123725WZ9) me ka hui pū me Glaswerkstätten Glas Ahne, nāna i hāʻawi i ke kākoʻo nui no kēia hana noiʻi. ʻO ka mea hope loa, ʻo ka Friedrich Siemens Laboratory a me kāna mau hoa hana, ʻo ia hoʻi ʻo Felix Hegewald a me ke kōkua haumāna ʻo Jonathan Holzerr, e ʻae i ke kākoʻo ʻenehana a me ka hoʻokō ʻana i ka hana a me ka hoʻāʻo kino i hoʻokumu i ke kumu no kēia pepa.
Ka manawa hoʻouna: ʻAukake-04-2023