Технологичное управление оборудованием для 3D-аддитивной печати строительных нанокомпозитов

Технологичное управление оборудованием для 3D-аддитивной печати строительных нанокомпозитов

Автор: Иванова Ольга Владимировна, Халиков Рауф Музагитович, Салов Александр Сергеевич, Низамутдинов Малик Халилович, Зиннатуллин Вячеслав Валерьевич

Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild

Рубрика: Технологии производства строительных материалов и изделий

Статья в выпуске: 2 т.13, 2021 года.

Бесплатный доступ

Введение. Разработка инновационных подходов цифрового управления оборудованием, обеспечивающих получение 3D-строительных конструкций с высокими эксплуатационными и технико-экономическими характеристиками, остается актуальной задачей. Эксплуатация и обслуживание технологического оборудования в процессе 3D-печати строительных объектов не всегда соответствует современным требованиям управления техническими системами. Методы и материалы. 3D-печать основана на методе экструзии: послойного формования строительной конструкции добавлением и достаточно быстрым последующим отверждением нанокомпозиционного стройматериала. Формуемая оптимизированная нанокомпозиция должна иметь требуемую реологию, что обеспечивают гребнеобразные поликарбоксилатные эфиры с наностерическим отталкиванием на расстоянии = 11 нм. Для организации стабильной технологии 3D-печати необходимо также подобрать соответствующие оптимальные заполнители (наполнители), которые обеспечивают необходимые физико-механические и эксплуатационные показатели затвердевшему нанокомпозиту. Результаты. Эффективность трехмерной печати предусматривает скоординированное функционирование строительного 3D-принтера. В связи с этим необходимо иметь бетононасосное оборудование, которое способно перекачивать по гибким трубопроводам исходную нанокомпозицию с определенной скоростью. Учет влияния факторов величин давления и объема позволяет увеличить мощность бетононасосного электродвигателя на 14-17%, а также синхронно понижает уровень вибраций. Обсуждение. Цифровые 3D-технологии раскрывают уникальные возможности инновационного производства трехмерных строительных объектов и инженерных конструкций. Технологичное управление качеством 3D-печати зависит от правильной юстировки механизмов принтера, а уменьшение бракованных изделий можно добиться за счет корректировки параметров формования строительных нанокомпозитов. Структурообразовательное отверждение портландцементных нанокомпозитов основано на образовании фрактальных структур кластеров гидросиликатов кальция размерами 47-51 нм, формирующих наноагрегаты (125-132 нм), которые за счет адгезионных взаимодействий постепенно цементируют наполнители. Востребованные разработки соответствующего оборудования только усиливают преимущества 3D-аддитивных технологий: практическая безотходность; невысокое энергопотребление 3D-принтеров; сокращение времени от проектирования до завершения работ в 8-11 раз. Заключение. Технологичное управление бетононасосным оборудованием для 3D-аддитивной печати строительных нанокомпозитов сокращает энергетические затраты на 26-29%, а также одновременно понижает уровень вибраций

Еще

Аддитивные нанотехнологии, 30-принтер, цифровое строительство, бетононасосы, 30-печать нанокомпозиций, управление качеством

Короткий адрес: https://sciup.org/142226597

IDR: 142226597   |   DOI: 10.15828/2075-8545-2021-13-2-117-123

Список литературы Технологичное управление оборудованием для 3D-аддитивной печати строительных нанокомпозитов

  • Славчева Г.С., Артамонова О.В. Управление реологическим поведением смесей для строительной 3D-печати: экспериментальная оценка возможностей арсенала «нано» // Нанотехнологии в строительстве. – 2019. – Том 11, № 3. – С. 325–334. – DOI: 10.15828/2075-8545-2019-11-3-325-334.
  • Колесников А.Г. Модернизация конструкции экструдера строительного 3D-принтера и подбор составов для него // Урбанистика. – 2019. – № 2. – С. 64-70. – DOI: 10.7256/2310-8673.2019.2.29597.
  • Славчева Г.С., Акулова И.И., Вернигора И.В. Концепция и эффективность применения 3D-печати для дизайна городской среды // Жилищное строительство. – 2020. – № 3. – С.49-55. – DOI: 10.31659/0044-4472-2020-3-49-55.
  • Сергеева О.Ю. Аддитивные технологии и 3D-моделирование // Нанотехнологии в строительстве. – 2018. – Том 10, № 4. – С. 142–158. – DOI: 10.15828/2075-8545-2018-10-4-142-158.
  • Халиков Р.М., Иванова О.В., Короткова Л.Н. и др. Супрамолекулярный механизм влияния поликарбоксилатных суперпластификаторов на управляемое твердение строительных нанокомпозитов // Нанотехнологии в строительстве. – 2020. – Том 12, № 5. – С. 250–255. – DOI: 10.15828/2075-8545-2020-12-5-250-255.
  • Чернышов Е.М., Артамонова О.В., Славчева Г.С. Наномодифицирование цементных композитов на технологической стадии жизненного цикла // Нанотехнологии в строительстве. – 2020. – Том 12, № 3. – С. 130–139. – DOI: 10.15828/2075-8545-2020-12-3130-139.
  • Иванов Л.А., Сюй Л.Д., Бокова Е.С. и др. Изобретения, основанные на использовании нанотехнологий, позволяют получить принципиально новые технические результаты. Часть V // Нанотехнологии в строительстве. – 2020. – Том 12, № 6. – С. 331–338. – DOI: 10.15828/20758545-2020-12-6-331-338.
  • Perkins I., Skitmore M. Three-dimensional printing in construction industry: A review. International Journal of Construction Management. 2015;15(1):1–9.
  • Le T.T., Austin S.A., Lim S. et al. Mix design and fresh properties for high-performance printing concrete. Materials and Structures. 2012;45(8):1221–1232.
  • Asprone D., Auricchio F., Menna C. et al. 3D printing of reinforced concrete elements: Technology and design approach. Construction and Building Materials. 2018;165:218–231. Available from: doi: 10.1016/j.conbuildmat. 2018.01.018.
  • Комаринский М.В., Червова Н.А. Транспорт бетонной смеси при строительстве уникальных зданий и сооружений // Строительство уникальных зданий и сооружений. –2015. – № 1 (28). – С. 6–31.
  • Иванова О.В., Короткова Л.Н., Халиков Р.М. Оптимизированное управление функционированием электротехнического оборудования в 3D печати // Сб. статей 6-й Всерос. конф. «Перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении». – Курск: ЮЗГУ, 2021. – С. 88–91.
  • Егорова Н.В., Иванова Н.К., Комков В.Г. Конструкции бетонных насосов // Ученые записки ТОГУ. – 2018. – Том 9, № 2. – С. 1052–1057.
  • Иванова О.В., Короткова Л.Н., Фаттахов М.М. и др. Надежное управление качеством функционирования электротехнического оборудования в 3D аддитивных технологиях // Электротехнические и информационные комплексы и системы. – 2020. – Том 16, № 3. – С. 43–49.
  • Важдаев К.В., Иванова О.В., Халиков Р.М. и др. Управление качеством функционирования технологической линии водоснабжения с использованием современных датчиков // Строительство и техногенная безопасность. – 2018. – № 13 (65). – С. 127–132.
  • Иванова О.В., Халиков Р.М., Короткова Л.Н. Результативное управление электротехническим оборудованием технологической схемы производства качественной воды // Электротехнические и информационные комплексы и системы. – 2018. – Том 14, № 2. – С. 21–27.
  • Халиков Р.М., Иванова О.В. Технологические схемы решения экологических проблем регионального производства материалов // Nauka-Rastudent.ru. – 2014. – № 3 (03). – С. 10.
  • Пустовгар А.П., Адамцевич А.О., Волков А.А. Технология и организация аддитивного строительства // Промышленное и гражданское строительство. – 2018. – № 9. – С. 12–20.
  • Павлов А.П., Дворянкин А.О. Обеспечение надежности и работоспособности 3D-принтеров // Ремонт. Восстановление. Модернизация. – 2020. – № 8. – С. 20–25. DOI: 10.31044/1684-2561-2020-0-8-20-25.
  • Лунева Д.А., Кожевникова Е.О., Калошина С.В. Применение 3D-печати в строительстве и перспективы ее развития // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. – 2017. – Том 8, № 1. – С. 90–101.
  • Гусев Б.В. Бетоны с наполнителями различной дисперсности и их наномодификация // Нанотехнологии в строительстве. – 2019. – Том 11, № 4. – С. 384–393. – DOI: 10.15828/2075-8545-2019-11-4-384-393.
  • Гусев Б.В., Кудрявцева В.Д., Потапова В.А. Бетоны с нанодобавкой из обожженного вторичного бетона // Нанотехнологии в строительстве. – 2020. – Том 12, № 5. – С. 245–249. – DOI: 10.15828/2075-8545-2020-12-5-245-249.
  • Синицин Д.А., Халиков Р.М., Булатов Б.Г. и др. Технологичные подходы направленного структурообразования нанокомпозитов строительного назначения с повышенной коррозионной устойчивостью // Нанотехнологии в строительстве. – 2019. – Том 11, № 2. – С. 153–164. – DOI: 10.15828/2075-8545-2019-11-2-153-164.
  • Пудовкин А.Н, Синицин Д.А., Салов А.С. и др. Технологические процессы производства бетонной смеси. Оборудование, механизация, автоматизация. – Уфа: УГНТУ, 2019. – 198 с.
  • Стрижнев И.В., Фролов Ю.А., Кинев С.А. и др. Бортовое ограждение // Патент RU 102944 U1. Опубл. 20.03.2011.
  • Иванова О.В. Словарь основных терминов управления качеством. – Уфа: Изд-во БашГУ, 2014. – 68 с.
  • Савельева Н.А., Чернышев А.Н. Оценка строительной продукции в системе менеджмента качества // Аудит и финансовый анализ. – 2008. – № 3. – С. 312–318.
  • Иванова О.В. Сертификация и лицензирование в сфере транспортных систем. – Уфа: УГНТУ, 2019. – 44 с.
  • Bedov A., Salov A., Gabitov A. CAD methods of structural solutions for reinforced concrete frame. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2018;365:052032.
  • Семин А.С., Вахрушев С.И. Технико-экономическое сравнение вариантов автобетоносмесителей различных типоразмеров // Современные технологии в строительстве. Теория и практика. – 2018. – Т. 2. – С. 445–454.
  • Фрей В., Руф Б. Устройство управления автобетоносмесителем // Патент RU 2467872 С2. Опубл. 27.11.2012.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp