قام علماء من جامعة نانيانج التكنولوجية بسنغافورة (NTU Singapore) بتطوير تقنية حيث يمكن أن يعمل روبوتان في انسجام تام مع 3D- طباعة هيكل خرساني.
هذه الطريقة من الطباعة المتزامنة ثلاثية الأبعاد ، والمعروفة باسم طباعة سرب ، تمهد الطريق لفريق من الروبوتات المتنقلة لطباعة هياكل أكبر في المستقبل.
قام بتطوير هذه التقنية الجديدة متعددة الروبوتات ، والتي قام بتطويرها الأستاذ المساعد فام كوانغ كوانغ وفريقه في مركز سنغافورة للطباعة ثلاثية الأبعاد ، وتم نشرها في الأتمتة في البناء ، وهي مجلة من الدرجة الأولى للهندسة المدنية. كان عالم NTU أيضا وراء Ikea Bot في وقت سابق من هذا العام حيث جمع اثنين من الروبوتات كرسي Ikea في 8 دقيقة 55S.
باستخدام مزيج الأسمنت المصمم خصيصًا والملائم للطباعة ثلاثية الأبعاد ، سيسمح هذا التطوير الجديد بتصميمات خرسانية فريدة غير ممكنة حاليًا باستخدام الصب التقليدي. يمكن أيضًا إنتاج الهياكل حسب الطلب وفي فترة أقصر بكثير.
تتطلب الطباعة ثلاثية الأبعاد للهيكل الخرساني الكبير حاليًا طابعات ضخمة أكبر من الكائنات المطبوعة ، وهو أمر غير مجدٍ لأن معظم مواقع الإنشاءات بها قيود على المساحة.
إن وجود عدة روبوتات متحركة قادرة على الطباعة ثلاثية الأبعاد تعني أن الهياكل الكبيرة مثل السمات المعمارية والواجهات المصممة خصيصًا يمكن طباعتها في أي مكان طالما أن هناك مساحة كافية لكي تتحرك الروبوتات حول موقع العمل.
طورت روبوتات NTU ثلاثية الأبعاد هيكلًا خرسانيًا بقياس 1.86 م × 0.46 م x 0.13 م في ثماني دقائق. استغرق الأمر يومين للتصلب ولأسبوع واحد من أجل تحقيق قوته الكاملة قبل أن تكون جاهزة للتركيب.
"لقد تصورنا فريقا من الروبوتات التي يمكن نقلها إلى موقع العمل ، وطباعة قطع كبيرة من الهياكل الخرسانية ، ثم الانتقال إلى المشروع التالي بمجرد طباعة الأجزاء" ، كما أوضح الأستاذ أسام فام من كلية الهندسة الميكانيكية والفضاء بجامعة NTU. .
"يعتمد هذا البحث على المعرفة التي اكتسبناها من تطوير روبوت لتجميع كرسي إيكيا بشكل مستقل. لكن هذا المشروع الأخير أكثر تعقيدًا من حيث التخطيط والتنفيذ وعلى نطاق أوسع بكثير".
كان طبع الهياكل الخرسانية في وقت واحد مع روبوتين متحركين تحديًا كبيرًا ، حيث يتعين على كل من الروبوتين الانتقال إلى مكانه والبدء في طباعة أجزاءهما دون الاصطدام ببعضهما البعض.
إن طباعة البنية الخرسانية في القطاعات غير مقبولة أيضًا ، لأن المفاصل بين الجزأين لن يتم ربطها بشكل سليم إذا لم تتداخل الخرسانة أثناء عملية الطباعة.
تبدأ هذه العملية متعددة الخطوات من خلال جعل الكمبيوتر يخرج التصميم المراد طباعته ويعين جزءًا معينًا من الطباعة إلى روبوت. ثم يستخدم خوارزمية خاصة لضمان عدم اصطدام كل من ذراع الروبوت مع آخر خلال الطباعة المتزامنة.
باستخدام تحديد المواقع بدقة ، تنتقل الروبوتات إلى مكانها وتطبع الأجزاء في محاذاة جيدة ، مما يضمن تداخل المفاصل بين الأجزاء المنفصلة. وأخيرًا ، يجب مزج خلط وخلط الخلطة الخرسانية السائلة المتخصصة بالتساوي والتزامن لضمان الاتساق.
وقال البروفيسور تشوا تشاي كاي ، المدير التنفيذي لمركز سنغافورة للطباعة ثلاثية الأبعاد ، إن التقنيات المدمرة في الصناعة 4.0 ، مثل التصنيع الإضافي ، يمكن تطويرها أكثر عندما يتم دمجها مع تقنيات مبتكرة أخرى مثل الروبوتات ، الذكاء الاصطناعي ، علم المواد وتقنيات التصنيع الخضراء.
"إن هذا المشروع المتعدد الطباعة على الروبوت متعدد التخصصات للغاية ، مما يتطلب من الروبوتين العمل مع علماء المواد لصنع الخرسانة القابلة للطباعة. ولتحقيق النتيجة النهائية لهيكل خرساني قوي ، كان علينا الجمع بين خبراتهم مع المهندسين الميكانيكيين وخبراء الهندسة المدنية."
"هذا الابتكار يظهر للصناعة ما هو ممكن الآن ، ويثبت ما هو ممكن في المستقبل إذا كنا مبدعين في تطوير تقنيات جديدة لزيادة طرق البناء والتشييد التقليدية."
تم دعم هذا المشروع البحثي من قبل مؤسسة الأبحاث الوطنية ، سنغافورة (NRF Singapore) و Sembcorp Design and Construction ، أحد الشركاء الرئيسيين في مجال الأبحاث في SC3DP.
ومن الآن فصاعدًا ، سينظر فريق الأبحاث في NTU في دمج المزيد من الروبوتات في طباعة هياكل أكبر حجمًا ، وتحسين خوارزمية الطباعة للحصول على أداء متناسق وتحسين المواد الخرسانية من أجل المعالجة الأسرع.
- Xu Zhang، Mingyang Li، Jian Hui Lim، Yiwei Weng، Yi Wei Daniel Tay، Hung Pham، Quang-Cuong Pham. الطباعة ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع بواسطة فريق من الروبوتات المتنقلة . أتمتة في البناء ، 2018 ؛95: 98 DOI: 10.1016 / j.autcon.2018.08.004
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق