В рамках работы направления «методология, аналитика и грантрайтинг» эксперты Института разработали дорожную карту реализации для проекта, цель которого — усовершенствовать устройство печатающей головки в виде дооснащения каретки (разработка узла дозировки, замеса, подачи и постобработки) и проведения научно-исследовательской работы, решающей проблему адгезии уложенного слоя с последующим.
Задачи для достижения цели, а также способы и методы их решения:
1) Для решения задачи по описанию технологического процесса разработки решения будут использованы способы и методы по патентному поиску, анализу современных научно- технических решений и их сравнению с настоящим продуктом в части технологических процессов с последующей разработкой̆ дорожной карты по реализации технического задания на настоящий продукт.
2) Для решения задачи по созданию механизма точного дозирования строительного композита перед его нанесением проектируются и создаются несколько прототипов узлов дозировки, каждый из которых работает на основе принципов (винтовой, поршневой, дозирующий на основе веса). Прототипы подвергаются тестированию для оценки их производительности и точности. Будут использоваться современные программные средства для компьютерного моделирования (CAD), чтобы создать виртуальные модели узлов дозировки с учетом различных принципов работы. Результаты испытаний анализируются с целью выявления преимуществ и недостатков.
3) Для решения задачи по разработке узла замеса и подачи строительного композита проектируются и изготавливаются прототипы узлов замеса и подачи, использующие различные технологии смешивания компонентов (винтовые, мешалочные механизмы, пневматическое смешивание, гидравлическое смешивание) и подбираются технические характеристики для узла подачи смеси. Устанавливается 4 фильера (2 внешние и 2 внутренние),Проводятся испытания узла при использовании различных типов смесей, затем проводится анализ эффективности, измерение характеристик смешивания с помощью спектрального анализа. На основе конечных показателей выбирается оптимальный вариант узла.
4) Для решения задачи по разработке устройства постобработки, предусматриваются два варианта устройства:
Вариант 1: Узел постобработки смонтирован на каретке в виде пластины, прикрепленной к конструкции 3D принтера. Этот вариант направлен на срезание излишков бетона с предыдущего слоя при укладке очередного слоя. Пластина располагается таким образом, чтобы при движении каретки она срезала лишний материал, обеспечивая более ровную поверхность и точные размеры конструкции.
Вариант 2: Узел работает не в режиме постобработки, а в реальном времени, формируя внешнюю часть слоя непосредственно во время укладки. В этом случае устройство придает поверхности конструкции категорию от А4 до А6, обеспечивая определенную текстуру или фактуру поверхности. Оно также смонтировано в виде пластины, закрепленной на расстоянии от внешней фильеры, и формирует поверхность сразу после укладки материала.
Методы реализации включают проектирование, создание прототипов, тестирование и оптимизацию. После тестирования выбирается наиболее эффективный вариант для интеграции в конструкцию 3D принтера.
5) Для решения задачи по созданию математической модели которая позволит оптимизировать процесс печати 3D объектов, следует применить следующие методы:
— Необходимо провести анализ геометрии создаваемого объекта для определения прямолинейных и криволинейных участков его контура (позволит разделить процесс печати на различные этапы в зависимости от характера контура).
— После анализа геометрии объекта следует разделить его контур на дискретные участки с учетом скорости прохождения и времени пребывания каретки на каждом участке (позволит определить оптимальную траекторию движения каретки для каждого участка контура).
— С использованием данных о скорости прохождения и времени пребывания каретки на каждом участке контура, а также учитывая параметры смеси, такие как адгезионная способность, необходимо рассчитать положение каретки в пространстве и времени при подаче следующего слоя в проектное положение. Это поможет определить оптимальное время между проходами каретки в контрольных точках для обеспечения сохранения адгезионных свойств смеси и минимизации физического движения каретки.
— Необходимо определить оптимальный маршрут прохождения каретки по контуру объекта с минимальным физическим движением (можно сделать путем анализа структуры контура и определения оптимальной последовательности прохождения его участков) – решение задачи “китайского почтальона”.
Формулируются научные, научно-технические задачи, подлежащие решению в ходе предлагаемого проекта, и дается описание подходов (способов и методов) для решения ставящихся задач.
Приятные предварительные итоги года — проекту одобрены государственные инвестиции в размере 4 млн. рублей