Дослідження роботи моделей куполів виготовлених за 3D технологією.
Автор: Гавриляк Степан Анатолійович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Будівництво та цивільна інженерія (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут будівництва та інженерних систем
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Технологія 3D-друку набула популярності в різних галузях виробництва. При цьому дана технологія має широкі перспективи в області будівництва. Технологію 3D-друку ще в 1986 році винайшов, а згодом запатентував американський інженер Чак Халл. Процес 3D-друку він назвав - стереолітографія. Перша галузь в якій застосували 3D-друк було автомобілебудування. За допомогою даної технології почали робити «швидкі прототипи» елементів машин. Основною з переваг даної технології на той час було те, що не потрібно було відливати форми для створення запчастин і деталей для автомобілів, що суттєво знизило витрати на проектування та виготовлення. Крім того, в порівнянні з випилюванням прототипів з дерева стало значно менше відходів, оскільки раніше матеріал доводилось утилізувати. Процес друку полягає в пошаровому нанесенні матеріалу. При друці використовують різноманітні види матеріалів, від синтетичних смол і пластиків, до сталі та бетону. Китай - це перша країна де з використанням 3D-принтеру був надрукований перший архітектурний об’єкт. Павільйон «Вулкан» був відкритий для відвідувачів в 2015році під час Пекінського тижня дизайну. Павільйон довжиною 8.08м і висотою 2.88м складався з 1023 окремих частин, кожна з яких була надрукована на 3D-принтері. Для того щоб створити цілий будинок за допомогою 3D-принтера, необхідно щоб він мав великі габарити, або вмів рухатись по направляючих, тому масштаб це основна з причин того що 3D-друку довгий час перебував на стадії розробки для використання у сфері архітектури та будівництва. Існуючі на сьогоднішній день 3D принтери для будівництва відрізняються своєю конструкцією та методами зведення стін. Всі вони використовують FDM технологію друку так як вона найбільше підходить для зведення будинків за допомогою пошарового нанесення матеріалу. На данному етапі розвитку технологій 3D друку обладнання дозволяє створювати різні архітектурні форми та елементи будівель для того щоб в подальшому виконати їх збірку вже на місці будування, або дозволяє друкувати цілу будівлю безпосередньо на будівельному майданчику. Розміри даних будівель залежать від габаритів та типажу принтера. Технологія 3D друку дозволяє втілювати будь-які архітектурні та дизайнерські задуми. Яскравий приклад цьому є павільйон «Вулкан», який був надрукований в Китаї та відкритий для відвідувачів в 2015році під час Пекінського тижня дизайну. Павільйон довжиною 8.08м і висотою 2.88м складався з 1023 окремих частин, кожна з яких була надрукована на 3D-принтері. На даний момент по цілому світі вже будуються багатоповерхові будинки, готелі, адміністративні та промислові корпуси з використанням 3D принтерів. Також варто зазначити що з даною технологією стрімко почала розвиватись і галузь матеріалознавства. Почали набувати популярності геополімерні бетони, пластмаси та скло. Використання полімерних матеріалів в сфері будівництва набуває широкої популярності. По фізичних та механічних характеристиках полімери не поступаються стандартним дерев’яним конструкціям, та як показує практика, полімери поступово витісняють дерев’яні матеріали. Це пов’язано з їх легкістю при використанні під час виробництва, експлуатації та економічності. Мета роботи. Метою даного дослідження є визначення міцності і деформативності полімерних моделей куполів виготовлених за 3D технологією. Основні завдання роботи: ? 1. Створити графічні моделі куполів для технології 3D-друку. ? 2. Створити розрахунокові моделі полімерного кільцевого купола оболонки та ребристо-кільцевого купола в програмному комплексі LIRA. ? 3. Виготовити моделі полімерних куполів на 3D принтері. ? 4. Провести дослідження виготовлених моделей куполів на міцність та деформативність. ? 5. Виконати аналіз результатів проведених досліджень. Об’єкт дослідження: міцність та деформативність полімерних моделей куполів виготовлених за 3D технологією. Предмет дослідження: моделі полімерного кільцевого купола оболонки та ребристо-кільцевого купола виготовлених методом технології 3D-друку. Методи дослідження. Дослідження куполів проводилися шляхом математичного моделювання графічних моделей та Їх статичної роботи під дією зовнішнього навантаження та експериментальних досліджень вивчення роботи макетів куполів в лабораторних умовах за допомогою спеціального обладнання. Практичне значення роботи: полягає у визначенні міцності та деформативності макетів полімерних куполів виготовлених на 3D принтері та в подальшому використанні отриманих знань та навиків у наукових дослідженнях на реальних купольних конструкціях. Особистий внесок магістра: створені графічні та розрахунокові моделі полімерного кільцевого купола оболонки та ребристо-кільцевого купола, розроблено та підготовлено методику на стенд випробувань, виконано експериментальні дослідження та проаналізовано їх результати. Публікації. Опублікована стаття: 1. Гавриляк С.А. New technologies in the field of construction. Using 3d printers // Academic Journals and Conferences. JTBP.2021; Volume 3, Number 1: P15-22.