Скляні куполи, виготовлені за допомогою 3D друку
Автор: Киричук Роман Васильович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Будівництво та цивільна інженерія (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут будівництва та інженерних систем
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: англійська
Анотація: КиричукР.В., ДемчинаБ.Г. (керівник). Скляні куполи виготовлені за допомогою 3D друку. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2024. Розширена анотація. Сучасні архітектурні та будівельні технології зазнають значних змін завдяки впровадженню інноваційних методів виробництва, одним з яких є технологія 3D друку. Використання 3D друку для створення складних архітектурних елементів, зокрема скляних куполів, відкриває нові горизонти в проектуванні та будівництві, дозволяючи створювати конструкції з високим рівнем деталізації, індивідуальним дизайном і оптимізованими характеристиками міцності. Ця магістерська кваліфікаційна робота присвячена детальному дослідженню процесу виготовлення скляних куполів за допомогою 3D друку, аналізу їхніх фізико-механічних властивостей, технологічних аспектів та потенціалу для комерційного використання. Об’єкт дослідження. Оцінка міцності та деформативності купольних скляних моделей, виготовлених з використанням 3D-друку, є однією з основних задач у цьому дослідженні. Ми плануємо детально дослідити, наскільки стійкі та які зміни в структурі виникають у скляних куполах під впливом різних видів навантажень. Це включатиме в себе аналіз змін у формі та розмірі куполів під навантаженням, а також вивчення їхньої здатності протистояти внутрішнім та зовнішнім впливам, щоб визначити оптимальні параметри конструкцій для досягнення найвищого рівня міцності та стабільності. Предмет дослідження. Створені скляні моделі включають в себе конструкції двох типів: скляний кільцевий купол оболонки та ребристо-кільцевий купол. Ці моделі було виготовлено за допомогою передового методу 3D-друку, що дозволило точно відтворити геометричні та структурні особливості кожної конфігурації. Мета дослідження. Мета даної роботи полягає в комплексному дослідженні методології виготовлення скляних куполів з використанням технології 3D друку, а також у детальному аналізі їхніх технічних, естетичних і експлуатаційних характеристик. Результати дослідження. Результати проведених досліджень показали, що використання 3D друку для виготовлення скляних куполів дозволяє досягти високого рівня деталізації та складності форм, які неможливо реалізувати за допомогою традиційних методів. Виявлено, що фотополімерні матеріали, збагачені наночастинками, забезпечують високу прозорість та міцність конструкцій. Лабораторні випробування підтвердили, що такі куполи мають значну стійкість до механічних навантажень та атмосферних впливів. Дослідження показало, що 3D друк є перспективним методом виготовлення скляних куполів, що дозволяє значно розширити можливості архітектурного проектування та будівництва. Ця технологія забезпечує створення унікальних конструкцій з високими технічними та естетичними характеристиками. Економічний аналіз показав, що з розвитком технологій та збільшенням масштабів виробництва можливе значне зниження вартості виготовлення скляних куполів. Подальші дослідження будуть спрямовані на вивчення можливостей комбінування різних матеріалів для підвищення міцності та довговічності скляних куполів, а також на розробку нових методів 3D друку, що дозволять знизити вартість та час виробництва. Ключові слова. 3D друк, скляні куполи, архітектурні конструкції, наночастинки, інноваційні технології, міцність, комп’ютерне моделювання, будівництво, економічний аналіз. Перелік використаних літературних джерел. 1. "AdditiveManufacturing Technologies: 3D Printing, RapidPrototyping, andDirectDigitalManufacturing" - IanGibson, DavidRosen, BrentStucker. Springer, 2015. Книга описує різні технології адитивного виробництва, включаючи 3D друк, та їх застосування в різних галузях, зокрема в архітектурі. 2. "3D PrintinginArchitecture: Fundamentals, Applications, andInnovations" - JanWillmann, BernhardKrenn, SandraKramer. Wiley, 2017. Видання детально розглядає використання 3D друку в архітектурі, включаючи приклади сучасних проектів та технічні аспекти. 3. "DigitalDesignandManufacturing: CAD/CAM ApplicationsinArchitectureandDesign" - DanielSchodek, MartinBechthold, KimoGriggs, KennethKao, MarcoSteinberg. Wiley, 2005. Книга досліджує вплив цифрових технологій на проектування та виробництво в архітектурі, включаючи 3D друк. 4. "3D PrintingofConcrete: StateoftheArtandChallengesoftheDigitalConstructionRevolution" - VolkmarHusing, BenjaminDillenburger. Springer, 2018. Видання зосереджене на 3D друку бетонних конструкцій, але містить багато корисної інформації про загальні принципи та технології адитивного виробництва, які можна застосувати і до скляних конструкцій. 5. "Photopolymersin 3D Printing: ApplicationsandChallenges" - JournalofAppliedPolymerScience, 2020. Стаття в науковому журналі, яка розглядає використання фотополімерів у 3D друці, їх властивості та можливості застосування в різних галузях. 6. "NanotechnologyinConstruction: 3D PrintingandSmartMaterials" - KhosrowGhavami, MichaelKrause, David A. Lange. Springer, 2019. Книга досліджує вплив нанотехнологій на будівельні матеріали та технології, включаючи використання наночастинок у фотополімерах для 3D друку.