Отработка рабочих параметров строительного 3d-принтера | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 29 января, печатный экземпляр отправим 2 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: , ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №22 (208) июнь 2018 г.

Дата публикации: 31.05.2018

Статья просмотрена: 128 раз

Библиографическое описание:

Аржанников, А. О. Отработка рабочих параметров строительного 3d-принтера / А. О. Аржанников, Р. Т. Емельянов, Е. С. Турышева. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 22 (208). — С. 105-108. — URL: https://moluch.ru/archive/208/50857/ (дата обращения: 21.01.2022).



Приведены результаты отработки рабочих параметров строительного 3D-принтера; эксплуатационные затраты на возведение 1 м³ готовой продукции методом 3D формирования.

Ключевые слова: строительный 3D-принтер, рабочие параметры, аддитивные технологии, объём бункера, объём изделия, масса бетонной смеси, эксплуатационные затраты.

Развитие аддитивных технологий строительного производства уже в ближайшем будущем позволит кардинально изменить взгляды на традиционные способы возведения зданий и сооружений, а также решить целый ряд проблем в строительной сфере. Одними из наиболее насущных методов являются использование 3D-принтера. Применение аддитивных технологии позволяет создать любую, самую необычную форму в кратчайшие сроки с минимальными затратами в процессе строительства. Строительный 3D принтер работает на принципе экструдирования, когда каждый новый слой строительного материала выдавливается из принтера поверх предыдущего слоя. Нижние слои постепенно уплотняются, что даёт возможность выдерживать все более увеличивающийся вес конструкции. Причём опалубки не требуется.

На сегодняшний день разработаны три основные конструкции строительного 3D-принтера: портального типа, кранового типа и на основе робота — манипулятора [1]. Принтеры портального типа довольно громоздки и тяжелы, их транспортировка и установка требуют значительного времени и усилий. Поэтому наиболее удобными являются устройства кранового и манипуляторного типов, так как они более универсальные, мобильные и компактные. И в отличие от портального могут «печатать» дом как изнутри, так и снаружи в зависимости от конкретных условий [2].

Целью является отработка рабочих параметров строительного 3D принтера портального типа

Методы исследования:

В качестве объекта исследований принят строительный 3D принтер, приведенный на рис. 1.

D:\Развлечения\Документы\КСТ документы\Учебные документы\ИСИ магистратура\1 курс\1 курс 1 семестр\Методы комплексной механизации строительства\Конструкция скользящей опалубки\Fragment-Model.jpg

Рис. 1. Строительный 3D-принтер: 1 — подъёмно-поворотная опорная часть; 2 — экструдер; 3 — маневровая стрела; 4 — бетоновод; 5 — противовес; 6 — защитный кожух бетоновода

Для отработки рабочих параметров разработана расчетная схема строительного 3D-принтера, приведенная на рис. 2.

D:\Развлечения\Документы\КСТ документы\Учебные документы\ИСИ магистратура\1 курс\1 курс 1 семестр\Методы комплексной механизации строительства\Конструкция скользящей опалубки\Расчетная схема.jpg

Рис. 2. Расчетная схема строительного 3D-принтера: 1 — мобильный 3D принтер; 2 — отпечатанная стена; 3 — бетоновод; А — шаг сетки цифровых осей; В — толщина стены; С — шаг сетки буквенных осей; H — высота стены; L — длина окружности стены

Определение рабочих параметров оборудования.

Необходимый объём бункера определяется по формуле:

Vв = 1,2 · , м³ (1)

где Vи — запроектированный объём изделий одной формовки, м³; ε — пористость бетонной смеси до вибрирования (0,1…0,2).

Объём изделий одной формовки:

Vи = V1 · n, м³ (2)

где V1 — объём бетона на 1 этаж, м³

Длина холостого хода:

lx.x = 2 · lд/ф, м (3)

где lд/ф-перемещение 3D принтера, м. При стендовом способе производства lд/ф = 8…15 м.

Длина рабочего хода:

lр.x = 2 · lф, м (4)

где lф — длина формования, м.

Среднее значение скорости рабочего хода:

Vср.р = Vр / 60, м/с (5)

где Vр — скорость рабочего хода 3D принтера, м/мин

Среднее значение скорости холостого хода:

Vср.х = · , м/с (6)

где Vх — скорость холостого хода 3D принтера, м/мин

Масса бетонной смеси в бункере:

mб = W · ρ, кг (7)

где W — объем МАК, м³; ρ — плотность сухих составляющих, кг/м³.

Расход бетонной смеси через проходное отверстия бункера:

Q = F · V · kз, (8)

где F — площадь проходного отверстия бункера, м²;

V — скорость истечения бетонной смеси из бункера, м/с;

kз — коэффициент, учитывающий густоту армирования и состав бетонной смеси, принимаемый от 0,15 до 0,40.

Объем бетона, требуемого для укладки (рисунок 2):

W = А · L, м³ (9)

где L — длина укладываемой конструкции, м; А — площадь поперечного сечения укладываемой конструкции, м².

Эксплуатационные затраты на возведение 1 м³ готовой продукции методом 3D формирования определяем по формуле:

Сэ.сб = Сд.м. + Спр.б. + Сп, (10)

где Сд.м. стоимость доставки материалов на приготовление 1м³ строительной смеси, м³/руб (без учета стоимости материалов) [5];

Спр.б. стоимость приготовления 1м³ строительной смеси, м³/руб (без учета стоимости материалов) [5];

Сп. — стоимость печати 1м³ готовой продукции, м³/руб (без учета стоимости материалов).

Эксплуатационные затраты на возведение 1 м³ готовой продукции составили 1192 руб/м³.

Рис. 3. График зависимости объёма работ от стоимости работ

Литература:

  1. Ватин Н. И., Чумадова Л. И., Гончаров И. С., Зыкова В. В., Карпеня А. Н., Ким А. А., Финашенков Е. А. 3D-печать в строительстве // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2017. № 1 (52). С. 27–46.
  2. Р. Т. Емельянов, В. И. Жаданов, Г. В. Игнатьев, И. С. Инжутов, А. П. Прокопьев Механизация и автоматизация технологических процессов дорожного строительств. Учебное пособие. Красноярск-Оренбург. СФУ-ОГУ. 2017. 132 с.
  3. Постоев П. А. Влияние колебательного процесса на динамические параметры бункера укладчика бетонной смеси/ Постоев П. А., Цыганкова А. В. / Материалы всероссийской научно-технической конференции молодых ученых. Инновации и актуальные проблемы техники и технологий. Том 2. Саратов. 2010. С. 187–189.
  4. Prokopiev A.P The analytical solution and the dynamic characteristics of the system model velocity control vibrating roller. Prokopiev A. P., Ivanchura V. I. Emelianov R. Т.
  5. Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2014. Т. 7. № 4. С. 480–488.
  6. Сборники расценок ФЕР 06–01–081–06 «Приготовление легкого бетона: на мелком заполнителе» и ФССЦ 310–3020–1 «Перевозка грузов на расстоянии до 20км» и 311–01–142 «Разгрузка грузов» в редакции 2009 года.
Основные термины (генерируются автоматически): готовая продукция, портальный тип, принтер, рабочий ход, смесь, учет стоимости материалов, холостой ход, значение скорости, отработка рабочих параметров, расчетная схема.


Ключевые слова

аддитивные технологии, строительный 3D-принтер, рабочие параметры, объём бункера, объём изделия, масса бетонной смеси, эксплуатационные затраты

Похожие статьи

Комплексная автоматизация и механизация строительного...

Среднее значение скорости рабочего хода

Среднее значение скорости холостого хода

где Vх — скорость холостого хода 3D строительного принтера, м/мин.

Сп. — стоимость печати 1м³ конструкции, м³/руб (без учета стоимости материалов).

Документооборот в сельскохозяйственных организациях...

бухгалтерский учет, карточка счета, документ, работа, водитель, схема документооборота, рабочее время, готовая продукция, учетный лист, фактическая себестоимость.

Технология определения плановой трудоёмкости докового...

Кроме того, на основе этого показателя ведутся учёт и отчётность в оперативно-производственном планировании, выполняются расчёты потребной рабочей силы

К времени нахождения корабля в море при этом отнесено: ‒ время на ходу (в дрейфе)

Структурно-логическая модель факторной системы...

Рис. 2. Схема проведения анализа производительности труда.

ФРВ зависит от численности рабочих, количества отработанных дней одним рабочим в среднем за год и средней

П- средняя продолжительность рабочего дня, час; ЧВ- среднечасовая выработка продукции.

Анализ использования рабочего времени | Статья в журнале...

Для учета рабочего времени на предприятии используются такие единицы измерения как человеко-часы, человеко-дни.

(9). где ПРВ — потери рабочего времени; — среднечасовая выработка (по плану). Таким образом, в ходе рассмотрения анализа использования рабочего...

Управленческий учет и контроль движения готовой продукции

При любом способе учета готовой продукции по дебету счета 43 «Готовая продукция»

Сопоставление плановых и фактических значений является ключевым элементом системы

Текущий контроль бюджета осуществляется в ходе выпуска и реализации включенной в...

Нормирование технологических операций изготовления детали

Техническое нормирование труда имеет своей целью установление норм затрат рабочего времени на производство единицы продукции или норм

Расчет основного машинного времени выполняется по принятому режиму резания с учетом применяемого оборудования и...

Способы определения величины резервов | Статья в журнале...

1. Укомплектование рабочих мест новым оборудованием за счет. Методика анализа производства и реализации продукции. Анализ объема производства начинается с изучения динамики выпуска и реализация продукции, расчета базисных и.

Выбор оптимального способа определения норм расхода...

1) норма расхода и стоимость материалов, необходимых для изготовления изделия

...предприятия, а именно: заработная плата основных производственных рабочих, накладные

Использование при расчете сравниваемых проектных решений различных расчетных.

Похожие статьи

Комплексная автоматизация и механизация строительного...

Среднее значение скорости рабочего хода

Среднее значение скорости холостого хода

где Vх — скорость холостого хода 3D строительного принтера, м/мин.

Сп. — стоимость печати 1м³ конструкции, м³/руб (без учета стоимости материалов).

Документооборот в сельскохозяйственных организациях...

бухгалтерский учет, карточка счета, документ, работа, водитель, схема документооборота, рабочее время, готовая продукция, учетный лист, фактическая себестоимость.

Технология определения плановой трудоёмкости докового...

Кроме того, на основе этого показателя ведутся учёт и отчётность в оперативно-производственном планировании, выполняются расчёты потребной рабочей силы

К времени нахождения корабля в море при этом отнесено: ‒ время на ходу (в дрейфе)

Структурно-логическая модель факторной системы...

Рис. 2. Схема проведения анализа производительности труда.

ФРВ зависит от численности рабочих, количества отработанных дней одним рабочим в среднем за год и средней

П- средняя продолжительность рабочего дня, час; ЧВ- среднечасовая выработка продукции.

Анализ использования рабочего времени | Статья в журнале...

Для учета рабочего времени на предприятии используются такие единицы измерения как человеко-часы, человеко-дни.

(9). где ПРВ — потери рабочего времени; — среднечасовая выработка (по плану). Таким образом, в ходе рассмотрения анализа использования рабочего...

Управленческий учет и контроль движения готовой продукции

При любом способе учета готовой продукции по дебету счета 43 «Готовая продукция»

Сопоставление плановых и фактических значений является ключевым элементом системы

Текущий контроль бюджета осуществляется в ходе выпуска и реализации включенной в...

Нормирование технологических операций изготовления детали

Техническое нормирование труда имеет своей целью установление норм затрат рабочего времени на производство единицы продукции или норм

Расчет основного машинного времени выполняется по принятому режиму резания с учетом применяемого оборудования и...

Способы определения величины резервов | Статья в журнале...

1. Укомплектование рабочих мест новым оборудованием за счет. Методика анализа производства и реализации продукции. Анализ объема производства начинается с изучения динамики выпуска и реализация продукции, расчета базисных и.

Выбор оптимального способа определения норм расхода...

1) норма расхода и стоимость материалов, необходимых для изготовления изделия

...предприятия, а именно: заработная плата основных производственных рабочих, накладные

Использование при расчете сравниваемых проектных решений различных расчетных.

Задать вопрос