Дослідження варіантних рішень обладнання для 3D-друку будівельних виробів

Abstract

UK: Постановка проблеми. До інноваційних технологій у будівництві належить 3D-друку об’єктів різного призначення. В основі технології 3D-друку лежить принцип пошарового створення твердої моделі. Ця технологія базується на використанні будівельних 3D-принтерів, які за призначенням поділяються на принтери, що друкують будівлю повністю, і принтери, які створюють окремі конструктивні елементи для монтажу об’єктів. За конструкцією 3D-принтери бувають прогінного типу (головним чином у вигляді мостових конструкцій) та з консольним виконанням робочого обладнання у вигляді маніпуляторів. Принтери мостового типу дозволяють отримати більш якісні вироби за рахунок точного позиціювання робочого обладнання, у першу чергу екструдера, яким безпосередньо подається суміш. За короткий час розвитку 3D-друку в будівництві (15…16 років) створено значну кількість різноманітних 3D-принтерів мостового типу, однак відсутні відомості з їх дослідження та порівняльного аналізу характеристик, що дозволить удосконалити їх конструкцію для підвищення якості зведення об’єктів. Мета − порівняльний аналіз характеристик та показників роботи варіантних конструкцій 3D-принтерів мостового типу. Результати дослідження. На підставі аналізу варіантів виконання принтерів розроблено удосконалений 3D-принтер у вигляді мостової конструкції з екструдером із двома вихідними отворами. Це дозволяє значно підвищити продуктивність виготовлення виробів. Висновок. Розглянуто різні типи будівельних 3D-принтерів мостового типу, які мають недоліки та вимагають удосконалення. Розроблено удосконалену конструкцію 3D-принтера, яка забезпечує одночасний друк декількох виробів. Аналіз показників розглянутих варіантів 3D-принтерів показав, що використання удосконаленого принтера дозволить в 1,9…2,7 раза зменшити собівартість виготовлення 1 м3 виробів та в 1,8…2,6 раза зменшити металомісткість порівняно з іншими принтерами.

EN: Raising of problem. Innovative technologies in construction include 3D printing of objects for various purposes. At the heart of 3D printing technology is the principle of layer-by-layer creation of a solid model. This technology is based on the use of construction 3D printers, which are divided into printers that print the entire building and printers that create separate structural elements for the installation of objects. By design, 3D printers are of the flight type (mainly in the form of bridge structures) and with cantilever work equipment in the form of manipulators. Innovative technologies in construction include 3D printing of objects for various purposes. At the heart of 3D printing technology is the principle of layer-by-layer creation of a solid model. This technology is based on the use of construction 3D printers, which are divided into printers that print the entire building and printers that create separate structural elements for the installation of objects. By design, 3D printers are of the flight type (mainly in the form of bridge structures) and with cantilever work equipment in the form of manipulators. Bridge-type printers allow you to get better products due to the precise positioning of the working equipment, especially the extruder, which directly feeds the mixture. In the short time of development of 3D printing in construction (15…16 years) created a large number of different 3D printers of the bridge type, but there is no information on their study and comparative analysis of characteristics, which will improve their design to improve the quality of construction. Purpose. Comparative analysis of the characteristics and performance of variant designs of bridge-type 3D printers. The results of the study. Based on the analysis of printer versions, an advanced 3D printer in the form of a bridge structure with an extruder with two outlets was developed. This can significantly increase the productivity of manufacturing products. Conclusion. Different types of construction bridge-type 3D printers are considered, which have shortcomings and require improvement. An advanced 3D printer design has been developed that allows multiple products to be printed simultaneously. The analysis of the indicators of the considered variants of 3D printers showed that the use of an improved printer will reduce 1,9… 2,7 times the cost of manufacturing 1 m3 of products and 1,8… 2,6 times reduce the metal content compared to other printers.