ડિજિટલી ફેબ્રિકેટેડ પાતળા કાચની સંયુક્ત રવેશ પેનલના પ્રોટોટાઇપ્સ

પાતળા કાચનો ઉપયોગ બાંધકામ ઉદ્યોગમાં વિવિધ કાર્યોને પૂર્ણ કરવાનું વચન આપે છે. સંસાધનોના વધુ કાર્યક્ષમ ઉપયોગના પર્યાવરણીય લાભો ઉપરાંત, આર્કિટેક્ટ્સ ડિઝાઇન સ્વતંત્રતાની નવી ડિગ્રી પ્રાપ્ત કરવા માટે પાતળા કાચનો ઉપયોગ કરી શકે છે. સેન્ડવીચ થિયરીના આધારે, લવચીક પાતળા કાચને 3D પ્રિન્ટેડ ઓપન-સેલ પોલિમર કોર સાથે જોડી શકાય છે જેથી તે ખૂબ જ કઠોર અને હલકો બને. સંયુક્ત તત્વો. આ લેખ ઔદ્યોગિક રોબોટ્સનો ઉપયોગ કરીને પાતળા કાચ-કમ્પોઝિટ ફેસેડ પેનલ્સના ડિજિટલ ફેબ્રિકેશનના સંશોધનાત્મક પ્રયાસને રજૂ કરે છે. તે કોમ્પ્યુટર-એઇડેડ ડિઝાઇન (CAD), એન્જિનિયરિંગ (CAE), અને મેન્યુફેક્ચરિંગ (CAM) સહિત ફેક્ટરી-ટુ-ફેક્ટરી વર્કફ્લોને ડિજિટાઇઝ કરવાના ખ્યાલને સમજાવે છે. અભ્યાસ એક પેરામેટ્રિક ડિઝાઇન પ્રક્રિયા દર્શાવે છે જે ડિજિટલ વિશ્લેષણ સાધનોના સીમલેસ એકીકરણને સક્ષમ કરે છે.
વધુમાં, આ પ્રક્રિયા ડિજીટલ રીતે પાતળા કાચની સંયુક્ત પેનલ બનાવવાની સંભવિતતા અને પડકારો દર્શાવે છે. ઔદ્યોગિક રોબોટ આર્મ દ્વારા કરવામાં આવતા કેટલાક ઉત્પાદન પગલાં, જેમ કે લાર્જ-ફોર્મેટ એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ, સરફેસ મશીનિંગ, ગ્લુઇંગ અને એસેમ્બલી પ્રક્રિયાઓ, અહીં સમજાવવામાં આવી છે. છેલ્લે, પ્રથમ વખત, સંયુક્ત પેનલના યાંત્રિક ગુણધર્મોની ઊંડી સમજ પ્રાયોગિક અને સંખ્યાત્મક અભ્યાસો અને સપાટી લોડિંગ હેઠળ સંયુક્ત પેનલના યાંત્રિક ગુણધર્મોના મૂલ્યાંકન દ્વારા મેળવવામાં આવી છે. ડિજિટલ ડિઝાઇન અને ફેબ્રિકેશન વર્કફ્લોની એકંદર વિભાવના, તેમજ પ્રાયોગિક અભ્યાસોના પરિણામો, આકારની વ્યાખ્યા અને વિશ્લેષણ પદ્ધતિઓના વધુ એકીકરણ માટે તેમજ ભવિષ્યના અભ્યાસોમાં વ્યાપક મિકેનિસ્ટિક અભ્યાસ હાથ ધરવા માટેનો આધાર પૂરો પાડે છે.
ડિજિટલ મેન્યુફેક્ચરિંગ પદ્ધતિઓ અમને પરંપરાગત પદ્ધતિઓમાં પરિવર્તન કરીને અને નવી ડિઝાઇન શક્યતાઓ પૂરી પાડીને ઉત્પાદનમાં સુધારો કરવાની મંજૂરી આપે છે [1]. પરંપરાગત મકાન પદ્ધતિઓ ખર્ચ, મૂળભૂત ભૂમિતિ અને સલામતીના સંદર્ભમાં સામગ્રીનો વધુ પડતો ઉપયોગ કરે છે. બાંધકામને ફેક્ટરીઓમાં ખસેડીને, નવી ડિઝાઇન પદ્ધતિઓનો અમલ કરવા માટે મોડ્યુલર પ્રિફેબ્રિકેશન અને રોબોટિક્સનો ઉપયોગ કરીને, સલામતી સાથે સમાધાન કર્યા વિના સામગ્રીનો અસરકારક રીતે ઉપયોગ કરી શકાય છે. ડિજિટલ મેન્યુફેક્ચરિંગ અમને વધુ વૈવિધ્યસભર, કાર્યક્ષમ અને મહત્વાકાંક્ષી ભૌમિતિક આકારો બનાવવા માટે અમારી ડિઝાઇન કલ્પનાને વિસ્તૃત કરવાની મંજૂરી આપે છે. જ્યારે ડિઝાઇન અને ગણતરી પ્રક્રિયાઓ મોટાભાગે ડિજિટાઇઝ્ડ કરવામાં આવી છે, ઉત્પાદન અને એસેમ્બલી હજુ પણ પરંપરાગત રીતે હાથ દ્વારા કરવામાં આવે છે. વધુને વધુ જટિલ ફ્રી-ફોર્મ સ્ટ્રક્ચર્સનો સામનો કરવા માટે, ડિજિટલ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ બની રહી છે. સ્વતંત્રતા અને ડિઝાઇનની સુગમતા માટેની ઇચ્છા, ખાસ કરીને જ્યારે તે રવેશની વાત આવે છે, ત્યારે તે સતત વધી રહી છે. વિઝ્યુઅલ ઇફેક્ટ ઉપરાંત, ફ્રી-ફોર્મ ફેસડેસ તમને વધુ કાર્યક્ષમ સ્ટ્રક્ચર્સ બનાવવા માટે પણ પરવાનગી આપે છે, ઉદાહરણ તરીકે, મેમ્બ્રેન ઇફેક્ટ્સ [2] ના ઉપયોગ દ્વારા. વધુમાં, ડિજિટલ મેન્યુફેક્ચરિંગ પ્રક્રિયાઓની મોટી સંભાવના તેમની કાર્યક્ષમતા અને ડિઝાઇન ઑપ્ટિમાઇઝેશનની શક્યતામાં રહેલી છે.
આ લેખ એ શોધે છે કે કેવી રીતે ડિજિટલ ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ નવીન કોમ્પોઝિટ ફેસેડ પેનલને ડિઝાઇન અને ઉત્પાદન કરવા માટે કરી શકાય છે જેમાં એડિટિવલી ફેબ્રિકેટેડ પોલિમર કોર અને બોન્ડેડ પાતળા કાચની બાહ્ય પેનલનો સમાવેશ થાય છે. પાતળા કાચના ઉપયોગ સાથે સંકળાયેલ નવી આર્કિટેક્ચરલ શક્યતાઓ ઉપરાંત, પર્યાવરણીય અને આર્થિક માપદંડો પણ બિલ્ડિંગ પરબિડીયું બાંધવા માટે ઓછી સામગ્રીનો ઉપયોગ કરવા માટે મહત્વપૂર્ણ પ્રેરણા છે. આબોહવા પરિવર્તન, સંસાધનોની અછત અને ભવિષ્યમાં ઉર્જાના વધતા ભાવ સાથે, કાચનો વધુ સ્માર્ટ ઉપયોગ થવો જોઈએ. ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ઉદ્યોગમાંથી 2 મીમીથી ઓછા જાડા પાતળા કાચનો ઉપયોગ અગ્રભાગને પ્રકાશ બનાવે છે અને કાચી સામગ્રીનો ઉપયોગ ઘટાડે છે.
પાતળા કાચની ઉચ્ચ લવચીકતાને લીધે, તે આર્કિટેક્ચરલ એપ્લિકેશનો માટે નવી શક્યતાઓ ખોલે છે અને તે જ સમયે નવા એન્જિનિયરિંગ પડકારો [3,4,5,6] ઉભા કરે છે. જ્યારે પાતળા કાચનો ઉપયોગ કરીને અગ્રભાગના પ્રોજેક્ટ્સનું વર્તમાન અમલીકરણ મર્યાદિત છે, ત્યારે સિવિલ એન્જિનિયરિંગ અને આર્કિટેક્ચરલ અભ્યાસોમાં પાતળા કાચનો વધુને વધુ ઉપયોગ થઈ રહ્યો છે. પાતળા કાચની સ્થિતિસ્થાપક વિરૂપતાની ઉચ્ચ ક્ષમતાને લીધે, રવેશમાં તેનો ઉપયોગ પ્રબલિત માળખાકીય ઉકેલોની જરૂર છે [7]. વક્ર ભૂમિતિ [8] ને કારણે પટલની અસરનો ઉપયોગ કરવા ઉપરાંત, પોલિમર કોર અને ગુંદરવાળી પાતળી કાચની બાહ્ય શીટ ધરાવતી બહુસ્તરીય રચના દ્વારા પણ જડતાની ક્ષણ વધારી શકાય છે. આ અભિગમ સખત પારદર્શક પોલીકાર્બોનેટ કોરના ઉપયોગને કારણે વચન દર્શાવે છે, જે કાચ કરતાં ઓછું ગાઢ છે. સકારાત્મક યાંત્રિક ક્રિયા ઉપરાંત, વધારાના સલામતી માપદંડોને પૂર્ણ કરવામાં આવ્યા હતા [9].
નીચેના અભ્યાસમાંનો અભિગમ એ જ ખ્યાલ પર આધારિત છે, પરંતુ એડિટિવલી ફેબ્રિકેટેડ ઓપન-પોર અર્ધપારદર્શક કોરનો ઉપયોગ કરીને. આ ભૌમિતિક સ્વતંત્રતા અને ડિઝાઇનની શક્યતાઓની ઉચ્ચ ડિગ્રીની બાંયધરી આપે છે, તેમજ બિલ્ડિંગના ભૌતિક કાર્યોના એકીકરણની [10]. આવા સંયુક્ત પેનલો યાંત્રિક પરીક્ષણમાં ખાસ કરીને અસરકારક સાબિત થયા છે [૧૧] અને ઉપયોગમાં લેવાતા કાચની માત્રામાં 80% સુધી ઘટાડો કરવાનું વચન આપે છે. આ માત્ર જરૂરી સંસાધનોને ઘટાડશે નહીં, પરંતુ પેનલના વજનમાં પણ નોંધપાત્ર ઘટાડો કરશે, જેનાથી સબસ્ટ્રક્ચરની કાર્યક્ષમતામાં વધારો થશે. પરંતુ બાંધકામના નવા સ્વરૂપોને ઉત્પાદનના નવા સ્વરૂપોની જરૂર છે. કાર્યક્ષમ માળખાને કાર્યક્ષમ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓની જરૂર છે. ડિજિટલ ડિઝાઇન ડિજિટલ ઉત્પાદનમાં ફાળો આપે છે. આ લેખ ઔદ્યોગિક રોબોટ્સ માટે પાતળા કાચની સંયુક્ત પેનલ્સની ડિજિટલ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાનો અભ્યાસ રજૂ કરીને લેખકના અગાઉના સંશોધનને ચાલુ રાખે છે. મેન્યુફેક્ચરિંગ પ્રક્રિયાના ઓટોમેશનને વધારવા માટે પ્રથમ મોટા-ફોર્મેટ પ્રોટોટાઇપ્સના ફાઇલ-ટુ-ફેક્ટરી વર્કફ્લોને ડિજિટાઇઝ કરવા પર ફોકસ છે.
સંયુક્ત પેનલ (આકૃતિ 1) એ AM પોલિમર કોરની આસપાસ આવરિત બે પાતળા કાચના ઓવરલેનો સમાવેશ કરે છે. બે ભાગો ગુંદર સાથે જોડાયેલા છે. આ ડિઝાઇનનો હેતુ સમગ્ર વિભાગ પર શક્ય તેટલી અસરકારક રીતે ભારને વિતરિત કરવાનો છે. બેન્ડિંગ ક્ષણો શેલમાં સામાન્ય તાણ બનાવે છે. લેટરલ ફોર્સ કોર અને એડહેસિવ સાંધામાં શીયર સ્ટ્રેસનું કારણ બને છે.
સેન્ડવીચ સ્ટ્રક્ચરનો બાહ્ય પડ પાતળા કાચથી બનેલો છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે, સોડા-ચૂનો સિલિકેટ ગ્લાસનો ઉપયોગ કરવામાં આવશે. લક્ષ્ય જાડાઈ < 2 મીમી સાથે, થર્મલ ટેમ્પરિંગ પ્રક્રિયા વર્તમાન તકનીકી મર્યાદા સુધી પહોંચે છે. રાસાયણિક રીતે મજબૂત એલ્યુમિનોસિલિકેટ કાચ ખાસ કરીને યોગ્ય ગણી શકાય જો ડિઝાઇન (દા.ત. કોલ્ડ ફોલ્ડ પેનલ્સ) અથવા [12] નો ઉપયોગ કરવાને કારણે ઊંચી શક્તિની જરૂર હોય. પ્રકાશ ટ્રાન્સમિશન અને પર્યાવરણીય સંરક્ષણ કાર્યો સારી યાંત્રિક ગુણધર્મો જેમ કે સારી સ્ક્રેચ પ્રતિકાર અને સંયુક્તમાં ઉપયોગમાં લેવાતી અન્ય સામગ્રીની તુલનામાં પ્રમાણમાં ઊંચા યંગ્સ મોડ્યુલસ દ્વારા પૂરક બનશે. રાસાયણિક રીતે સખત પાતળા કાચ માટે ઉપલબ્ધ મર્યાદિત કદને કારણે, પ્રથમ મોટા પાયે પ્રોટોટાઇપ બનાવવા માટે સંપૂર્ણ ટેમ્પર્ડ 3 મીમી જાડા સોડા-લાઈમ ગ્લાસની પેનલનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.
સહાયક માળખું સંયુક્ત પેનલના આકારના ભાગ તરીકે ગણવામાં આવે છે. લગભગ તમામ વિશેષતાઓ તેનાથી પ્રભાવિત થાય છે. એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ મેથડ માટે આભાર, તે ડિજિટલ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાનું કેન્દ્ર પણ છે. થર્મોપ્લાસ્ટિક્સ ફ્યુઝિંગ દ્વારા પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે. આ ચોક્કસ એપ્લિકેશનો માટે મોટી સંખ્યામાં વિવિધ પોલિમરનો ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બનાવે છે. મુખ્ય ઘટકોની ટોપોલોજી તેમના કાર્યના આધારે અલગ અલગ ભાર સાથે ડિઝાઇન કરી શકાય છે. આ હેતુ માટે, આકાર ડિઝાઇનને નીચેની ચાર ડિઝાઇન શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: માળખાકીય ડિઝાઇન, કાર્યાત્મક ડિઝાઇન, સૌંદર્યલક્ષી ડિઝાઇન અને ઉત્પાદન ડિઝાઇન. દરેક કેટેગરીના જુદા જુદા હેતુઓ હોઈ શકે છે, જે વિવિધ ટોપોલોજી તરફ દોરી શકે છે.
પ્રારંભિક અભ્યાસ દરમિયાન, કેટલીક મુખ્ય ડિઝાઇનની તેમની ડિઝાઇનની યોગ્યતા માટે પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું [11]. યાંત્રિક દૃષ્ટિકોણથી, ગાયરોસ્કોપની ત્રણ-ગાળાની લઘુત્તમ કોર સપાટી ખાસ કરીને અસરકારક છે. આ પ્રમાણમાં ઓછી સામગ્રીના વપરાશ પર બેન્ડિંગ માટે ઉચ્ચ યાંત્રિક પ્રતિકાર પ્રદાન કરે છે. સપાટીના પ્રદેશોમાં પુનઃઉત્પાદિત સેલ્યુલર મૂળભૂત રચનાઓ ઉપરાંત, ટોપોલોજી અન્ય આકાર શોધવાની તકનીકો દ્વારા પણ પેદા કરી શકાય છે. સ્ટ્રેસ લાઇન જનરેશન એ ન્યૂનતમ શક્ય વજન [13] પર સખતતાને શ્રેષ્ઠ બનાવવાની એક સંભવિત રીત છે. જો કે, હનીકોમ્બ સ્ટ્રક્ચર, સેન્ડવીચ બાંધકામોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે, તેનો ઉપયોગ ઉત્પાદન લાઇનના વિકાસ માટે પ્રારંભિક બિંદુ તરીકે કરવામાં આવે છે. આ મૂળભૂત સ્વરૂપ ઉત્પાદનમાં ઝડપી પ્રગતિ તરફ દોરી જાય છે, ખાસ કરીને સરળ ટૂલપાથ પ્રોગ્રામિંગ દ્વારા. સંયુક્ત પેનલમાં તેની વર્તણૂકનો વ્યાપકપણે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે [14, 15, 16] અને દેખાવને પેરામીટરાઇઝેશન દ્વારા ઘણી રીતે બદલી શકાય છે અને પ્રારંભિક ઑપ્ટિમાઇઝેશન ખ્યાલો માટે પણ તેનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.
ઉપયોગમાં લેવાતી એક્સટ્રુઝન પ્રક્રિયાના આધારે, પોલિમર પસંદ કરતી વખતે ધ્યાનમાં લેવા માટે ઘણા થર્મોપ્લાસ્ટિક પોલિમર છે. નાના પાયાની સામગ્રીના પ્રારંભિક પ્રારંભિક અભ્યાસોએ રવેશમાં ઉપયોગ માટે યોગ્ય ગણાતા પોલિમર્સની સંખ્યામાં ઘટાડો કર્યો છે [11]. પોલીકાર્બોનેટ (PC) તેની ગરમી પ્રતિકાર, યુવી પ્રતિકાર અને ઉચ્ચ કઠોરતાને કારણે આશાસ્પદ છે. પોલીકાર્બોનેટની પ્રક્રિયા કરવા માટે જરૂરી વધારાના ટેકનિકલ અને નાણાકીય રોકાણને કારણે, પ્રથમ પ્રોટોટાઇપ બનાવવા માટે ઇથિલિન ગ્લાયકોલ મોડિફાઇડ પોલિઇથિલિન ટેરેફ્થાલેટ (PETG) નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. થર્મલ તણાવ અને ઘટક વિકૃતિના ઓછા જોખમ સાથે પ્રમાણમાં ઓછા તાપમાને પ્રક્રિયા કરવી ખાસ કરીને સરળ છે. અહીં દર્શાવેલ પ્રોટોટાઇપ PIPG નામના રિસાયકલ PETGમાંથી બનાવવામાં આવ્યું છે. સામગ્રીને પ્રારંભિક રીતે ઓછામાં ઓછા 4 કલાક માટે 60 ° સે પર સૂકવવામાં આવી હતી અને 20% [17] ની ગ્લાસ ફાઇબર સામગ્રી સાથે ગ્રાન્યુલ્સમાં પ્રક્રિયા કરવામાં આવી હતી.
એડહેસિવ પોલિમર કોર સ્ટ્રક્ચર અને પાતળા કાચના ઢાંકણ વચ્ચે મજબૂત બોન્ડ પ્રદાન કરે છે. જ્યારે સંયુક્ત પેનલ્સ બેન્ડિંગ લોડ્સને આધિન હોય છે, ત્યારે એડહેસિવ સાંધા શીયર તણાવને આધિન હોય છે. તેથી, સખત એડહેસિવ પસંદ કરવામાં આવે છે અને તે વિચલન ઘટાડી શકે છે. ક્લિયર એડહેસિવ્સ જ્યારે કાચને સાફ કરે છે ત્યારે ઉચ્ચ દ્રશ્ય ગુણવત્તા પ્રદાન કરવામાં પણ મદદ કરે છે. એડહેસિવ પસંદ કરતી વખતે અન્ય મહત્વપૂર્ણ પરિબળ ઉત્પાદનક્ષમતા અને સ્વયંસંચાલિત ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓમાં એકીકરણ છે. અહીં લવચીક ક્યોરિંગ સમય સાથે યુવી ક્યોરિંગ એડહેસિવ્સ કવર સ્તરોની સ્થિતિને મોટા પ્રમાણમાં સરળ બનાવી શકે છે. પ્રારંભિક પરીક્ષણોના આધારે, પાતળા કાચની સંયુક્ત પેનલો [18] માટે તેમની યોગ્યતા માટે એડહેસિવ્સની શ્રેણીનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું. Loctite® AA 3345™ UV ક્યોરેબલ એક્રેલેટ [19] ખાસ કરીને નીચેની પ્રક્રિયા માટે યોગ્ય સાબિત થયું છે.
એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગની શક્યતાઓ અને પાતળા કાચની લવચીકતાનો લાભ લેવા માટે, સમગ્ર પ્રક્રિયાને ડિજિટલી અને પેરામેટ્રિક રીતે કામ કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવી હતી. ગ્રાસશોપરનો ઉપયોગ વિઝ્યુઅલ પ્રોગ્રામિંગ ઈન્ટરફેસ તરીકે થાય છે, જે વિવિધ પ્રોગ્રામ્સ વચ્ચેના ઈન્ટરફેસને ટાળે છે. તમામ શાખાઓ (એન્જિનિયરિંગ, એન્જિનિયરિંગ અને મેન્યુફેક્ચરિંગ) ઓપરેટરના સીધા પ્રતિસાદ સાથે એક ફાઇલમાં એકબીજાને ટેકો અને પૂરક બનાવશે. અભ્યાસના આ તબક્કે, વર્કફ્લો હજુ પણ વિકાસ હેઠળ છે અને આકૃતિ 2 માં દર્શાવેલ પેટર્નને અનુસરે છે. વિવિધ ઉદ્દેશ્યોને શિસ્તની અંદરની શ્રેણીઓમાં જૂથબદ્ધ કરી શકાય છે.
જો કે આ પેપરમાં સેન્ડવીચ પેનલ્સનું ઉત્પાદન યુઝર-સેન્ટ્રીક ડિઝાઇન અને ફેબ્રિકેશન તૈયારી સાથે સ્વચાલિત કરવામાં આવ્યું છે, વ્યક્તિગત એન્જિનિયરિંગ ટૂલ્સનું એકીકરણ અને માન્યતા સંપૂર્ણપણે સાકાર થઈ નથી. રવેશ ભૂમિતિની પેરામેટ્રિક ડિઝાઇનના આધારે, મેક્રો સ્તર (રવેશ) અને મેસો (રવેશ પેનલ્સ) પર બિલ્ડિંગના બાહ્ય શેલને ડિઝાઇન કરવાનું શક્ય છે. બીજા પગલામાં, એન્જીનિયરિંગ ફીડબેક લૂપનો હેતુ સુરક્ષા અને યોગ્યતા તેમજ પડદાની દિવાલની બનાવટની કાર્યક્ષમતાનું મૂલ્યાંકન કરવાનો છે. અંતે, પરિણામી પેનલ ડિજિટલ ઉત્પાદન માટે તૈયાર છે. પ્રોગ્રામ મશીન-રીડેબલ જી-કોડમાં વિકસિત કોર સ્ટ્રક્ચરની પ્રક્રિયા કરે છે અને તેને એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ, બાદબાકી પોસ્ટ-પ્રોસેસિંગ અને ગ્લાસ બોન્ડિંગ માટે તૈયાર કરે છે.
ડિઝાઇન પ્રક્રિયાને બે અલગ-અલગ સ્તરે ગણવામાં આવે છે. હકીકત એ છે કે રવેશનો મેક્રો આકાર દરેક સંયુક્ત પેનલની ભૂમિતિને અસર કરે છે તે ઉપરાંત, કોરની ટોપોલોજી પણ મેસો સ્તરે ડિઝાઇન કરી શકાય છે. પેરામેટ્રિક ફેસેડ મોડેલનો ઉપયોગ કરતી વખતે, આકાર અને દેખાવ આકૃતિ 3 માં બતાવેલ સ્લાઇડરનો ઉપયોગ કરીને ઉદાહરણના અગ્રભાગના વિભાગો દ્વારા પ્રભાવિત થઈ શકે છે. આમ, કુલ સપાટીમાં વપરાશકર્તા-વ્યાખ્યાયિત સ્કેલેબલ સપાટીનો સમાવેશ થાય છે જે બિંદુ આકર્ષકોનો ઉપયોગ કરીને વિકૃત કરી શકાય છે અને તેના દ્વારા સંશોધિત કરી શકાય છે. વિકૃતિની ન્યૂનતમ અને મહત્તમ ડિગ્રીનો ઉલ્લેખ કરવો. આ બિલ્ડીંગ એન્વલપ્સની ડિઝાઇનમાં ઉચ્ચ ડિગ્રી સુગમતા પ્રદાન કરે છે. જો કે, સ્વતંત્રતાની આ ડિગ્રી તકનીકી અને ઉત્પાદન અવરોધો દ્વારા મર્યાદિત છે, જે પછી એન્જિનિયરિંગ ભાગમાં અલ્ગોરિધમ્સ દ્વારા ભજવવામાં આવે છે.
સમગ્ર રવેશની ઊંચાઈ અને પહોળાઈ ઉપરાંત, રવેશ પેનલ્સનું વિભાજન નક્કી કરવામાં આવે છે. વ્યક્તિગત રવેશ પેનલ્સ માટે, તેઓ મેસો સ્તરે વધુ ચોક્કસ રીતે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે. આ કોર સ્ટ્રક્ચરની ટોપોલોજીને તેમજ કાચની જાડાઈને અસર કરે છે. આ બે ચલો, તેમજ પેનલના કદ, મિકેનિકલ એન્જિનિયરિંગ મોડેલિંગ સાથે મહત્વપૂર્ણ સંબંધ ધરાવે છે. બંધારણ, કાર્ય, સૌંદર્ય શાસ્ત્ર અને ઉત્પાદન ડિઝાઇનની ચાર શ્રેણીઓમાં ઑપ્ટિમાઇઝેશનના સંદર્ભમાં સમગ્ર મેક્રો અને મેસો સ્તરની ડિઝાઇન અને વિકાસ કરી શકાય છે. વપરાશકર્તાઓ આ વિસ્તારોને પ્રાધાન્ય આપીને બિલ્ડિંગ પરબિડીયુંનો એકંદર દેખાવ અને અનુભૂતિ વિકસાવી શકે છે.
પ્રોજેક્ટને ફીડબેક લૂપનો ઉપયોગ કરીને એન્જિનિયરિંગ ભાગ દ્વારા સપોર્ટ કરવામાં આવે છે. આ માટે, ફિગ. 2 માં દર્શાવેલ ઑપ્ટિમાઇઝેશન કેટેગરીમાં ધ્યેયો અને સીમાની પરિસ્થિતિઓ વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવી છે. તેઓ કોરિડોર પ્રદાન કરે છે જે તકનીકી રીતે શક્ય હોય, ભૌતિક રીતે યોગ્ય હોય અને એન્જિનિયરિંગ દૃષ્ટિકોણથી બાંધવામાં સલામત હોય, જેની ડિઝાઇન પર નોંધપાત્ર અસર પડે છે. આ વિવિધ સાધનો માટે પ્રારંભિક બિંદુ છે જે સીધા ગ્રાસશોપરમાં સંકલિત કરી શકાય છે. વધુ તપાસમાં, ફિનાઈટ એલિમેન્ટ એનાલિસિસ (FEM) અથવા તો વિશ્લેષણાત્મક ગણતરીઓનો ઉપયોગ કરીને યાંત્રિક ગુણધર્મોનું મૂલ્યાંકન કરી શકાય છે.
વધુમાં, સૌર કિરણોત્સર્ગ અભ્યાસ, લાઇન-ઓફ-સાઇટ વિશ્લેષણ અને સૂર્યપ્રકાશ અવધિ મોડેલિંગ ભૌતિકશાસ્ત્રના નિર્માણ પર સંયુક્ત પેનલની અસરનું મૂલ્યાંકન કરી શકે છે. ડિઝાઇન પ્રક્રિયાની ઝડપ, કાર્યક્ષમતા અને લવચીકતાને વધુ પડતી મર્યાદિત ન કરવી તે મહત્વપૂર્ણ છે. જેમ કે, અહીં પ્રાપ્ત પરિણામો ડિઝાઇન પ્રક્રિયાને વધારાનું માર્ગદર્શન અને સમર્થન આપવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યા છે અને તે ડિઝાઇન પ્રક્રિયાના અંતે વિગતવાર વિશ્લેષણ અને વાજબીતાનો વિકલ્પ નથી. આ વ્યૂહાત્મક યોજના સાબિત પરિણામો માટે વધુ સ્પષ્ટ સંશોધન માટે પાયો નાખે છે. ઉદાહરણ તરીકે, વિવિધ લોડ અને સપોર્ટ શરતો હેઠળ સંયુક્ત પેનલના યાંત્રિક વર્તન વિશે થોડું જાણીતું છે.
એકવાર ડિઝાઇન અને એન્જિનિયરિંગ પૂર્ણ થઈ ગયા પછી, મોડેલ ડિજિટલ ઉત્પાદન માટે તૈયાર છે. ઉત્પાદન પ્રક્રિયાને ચાર પેટા તબક્કામાં વિભાજિત કરવામાં આવી છે (ફિગ. 4). સૌપ્રથમ, મોટા પાયે રોબોટિક 3D પ્રિન્ટીંગ સુવિધાનો ઉપયોગ કરીને મુખ્ય માળખું એડિટિવ રીતે બનાવવામાં આવ્યું હતું. સારા બંધન માટે જરૂરી સપાટીની ગુણવત્તા સુધારવા માટે સમાન રોબોટિક સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરીને સપાટીને પછી મિલ્ડ કરવામાં આવે છે. મિલિંગ કર્યા પછી, પ્રિન્ટિંગ અને મિલિંગ પ્રક્રિયા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી સમાન રોબોટિક સિસ્ટમ પર માઉન્ટ થયેલ ખાસ ડિઝાઇન કરેલી ડોઝિંગ સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરીને મુખ્ય રચના સાથે એડહેસિવ લાગુ કરવામાં આવે છે. છેલ્લે, બોન્ડેડ સાંધાના યુવી ક્યોરિંગ પહેલા ગ્લાસ ઇન્સ્ટોલ અને નાખવામાં આવે છે.
એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ માટે, અંતર્ગત માળખાના નિર્ધારિત ટોપોલોજીનું CNC મશીન ભાષા (GCode)માં ભાષાંતર કરવું આવશ્યક છે. એકસમાન અને ઉચ્ચ ગુણવત્તાના પરિણામો માટે, ધ્યેય એ છે કે દરેક સ્તરને એક્સ્ટ્રુડર નોઝલ નીચે પડ્યા વિના છાપવાનું છે. આ ચળવળની શરૂઆતમાં અને અંતમાં અનિચ્છનીય અતિશય દબાણને અટકાવે છે. તેથી, ઉપયોગમાં લેવાતી સેલ પેટર્ન માટે સતત ટ્રેજેક્ટરી જનરેશન સ્ક્રિપ્ટ લખવામાં આવી હતી. આ સમાન શરૂઆત અને અંતિમ બિંદુઓ સાથે એક પેરામેટ્રિક સતત પોલીલાઇન બનાવશે, જે ડિઝાઇન મુજબ પસંદ કરેલ પેનલના કદ, સંખ્યા અને હનીકોમ્બના કદને અનુરૂપ છે. વધુમાં, મુખ્ય માળખાની ઇચ્છિત ઊંચાઈ હાંસલ કરવા માટે રેખાઓ મૂકતા પહેલા રેખાની પહોળાઈ અને રેખાની ઊંચાઈ જેવા પરિમાણોનો ઉલ્લેખ કરી શકાય છે. સ્ક્રિપ્ટમાં આગળનું પગલું જી-કોડ આદેશો લખવાનું છે.
આ લાઇન પરના દરેક બિંદુના કોઓર્ડિનેટ્સને વધારાની મશીન માહિતી સાથે રેકોર્ડ કરીને કરવામાં આવે છે જેમ કે સ્થિતિ અને એક્સટ્રુઝન વોલ્યુમ નિયંત્રણ માટે અન્ય સંબંધિત અક્ષો. પરિણામી જી-કોડ પછી ઉત્પાદન મશીનોમાં સ્થાનાંતરિત થઈ શકે છે. આ ઉદાહરણમાં, લીનિયર રેલ પર કોમાઉ NJ165 ઔદ્યોગિક રોબોટ હાથનો ઉપયોગ જી-કોડ (આકૃતિ 5) અનુસાર CEAD E25 એક્સ્ટ્રુડરને નિયંત્રિત કરવા માટે થાય છે. પ્રથમ પ્રોટોટાઇપ 20% ની ગ્લાસ ફાઇબર સામગ્રી સાથે પોસ્ટ-ઇન્ડસ્ટ્રીયલ PETG નો ઉપયોગ કરે છે. યાંત્રિક પરીક્ષણની દ્રષ્ટિએ, લક્ષ્યનું કદ બાંધકામ ઉદ્યોગના કદની નજીક છે, તેથી મુખ્ય તત્વના પરિમાણો 6 × 4 હનીકોમ્બ કોષો સાથે 1983 × 876 mm છે. 6 મીમી અને 2 મીમી ઉંચી.
પ્રારંભિક પરીક્ષણોએ દર્શાવ્યું છે કે તેની સપાટીના ગુણધર્મોને આધારે એડહેસિવ અને 3D પ્રિન્ટીંગ રેઝિન વચ્ચે એડહેસિવ તાકાતમાં તફાવત છે. આ કરવા માટે, એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ ટેસ્ટના નમૂનાઓ કાચ પર ગુંદરવાળું અથવા લેમિનેટ કરવામાં આવે છે અને તાણ અથવા શીયરને આધિન હોય છે. મિલિંગ દ્વારા પોલિમર સપાટીની પ્રારંભિક યાંત્રિક પ્રક્રિયા દરમિયાન, તાકાત નોંધપાત્ર રીતે વધી (ફિગ. 6). વધુમાં, તે કોરની સપાટતા સુધારે છે અને ઓવર-એક્સ્ટ્રુઝનને કારણે થતી ખામીઓને અટકાવે છે. અહીં વપરાયેલ યુવી ક્યોરેબલ LOCTITE® AA 3345™ [19] એક્રેલેટ પ્રોસેસિંગ શરતો માટે સંવેદનશીલ છે.
આ ઘણીવાર બોન્ડ પરીક્ષણ નમૂનાઓ માટે ઉચ્ચ પ્રમાણભૂત વિચલનમાં પરિણમે છે. એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ પછી, કોર સ્ટ્રક્ચરને પ્રોફાઈલ મિલિંગ મશીન પર મિલ્ડ કરવામાં આવ્યું હતું. આ ઓપરેશન માટે જરૂરી જી-કોડ 3D પ્રિન્ટીંગ પ્રક્રિયા માટે પહેલાથી જ બનાવેલ ટૂલપાથમાંથી આપમેળે જનરેટ થાય છે. કોર સ્ટ્રક્ચરને ઇચ્છિત કોરની ઊંચાઈ કરતાં સહેજ વધારે પ્રિન્ટ કરવાની જરૂર છે. આ ઉદાહરણમાં, 18 મીમી જાડા કોર સ્ટ્રક્ચરને ઘટાડીને 14 મીમી કરવામાં આવ્યું છે.
ઉત્પાદન પ્રક્રિયાનો આ ભાગ સંપૂર્ણ ઓટોમેશન માટે એક મોટો પડકાર છે. એડહેસિવ્સનો ઉપયોગ મશીનોની ચોકસાઈ અને ચોકસાઈ પર ઉચ્ચ માંગ મૂકે છે. ન્યુમેટિક ડોઝિંગ સિસ્ટમનો ઉપયોગ કોર સ્ટ્રક્ચર સાથે એડહેસિવ લાગુ કરવા માટે થાય છે. તે નિર્ધારિત ટૂલ પાથ અનુસાર મિલિંગ સપાટી સાથે રોબોટ દ્વારા માર્ગદર્શન આપવામાં આવે છે. તે તારણ આપે છે કે પરંપરાગત ડિસ્પેન્સિંગ ટીપને બ્રશથી બદલવું એ ખાસ કરીને ફાયદાકારક છે. આ ઓછી સ્નિગ્ધતાવાળા એડહેસિવ્સને વોલ્યુમ દ્વારા સમાનરૂપે વિતરિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. આ રકમ સિસ્ટમમાં દબાણ અને રોબોટની ઝડપ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. વધુ ચોકસાઇ અને ઉચ્ચ બંધન ગુણવત્તા માટે, 200 થી 800 મીમી/મિનિટની ઓછી મુસાફરીની ઝડપને પ્રાધાન્ય આપવામાં આવે છે.
1500 mPa*s ની સરેરાશ સ્નિગ્ધતા સાથેનું એક્રેલેટ 0.3 થી 0.6 mbar ના લાગુ દબાણ પર 0.84 mm ના આંતરિક વ્યાસ અને 5 ની પહોળાઈવાળા બ્રશની પહોળાઈ સાથે 6 મીમી પહોળા પોલિમર કોરની દિવાલ પર લાગુ કરવામાં આવ્યું હતું. મીમી પછી એડહેસિવ સબસ્ટ્રેટની સપાટી પર ફેલાય છે અને સપાટીના તણાવને કારણે 1 મીમી જાડા સ્તર બનાવે છે. એડહેસિવ જાડાઈનું ચોક્કસ નિર્ધારણ હજુ સુધી સ્વચાલિત થઈ શકતું નથી. પ્રક્રિયાની અવધિ એ એડહેસિવ પસંદ કરવા માટે એક મહત્વપૂર્ણ માપદંડ છે. અહીં ઉત્પાદિત મુખ્ય માળખું 26 મીટરની ટ્રેક લંબાઈ ધરાવે છે અને તેથી એપ્લિકેશનનો સમય 30 થી 60 મિનિટનો છે.
એડહેસિવ લાગુ કર્યા પછી, જગ્યાએ ડબલ-ગ્લાઝ્ડ વિન્ડો ઇન્સ્ટોલ કરો. સામગ્રીની ઓછી જાડાઈને લીધે, પાતળા કાચ પહેલેથી જ તેના પોતાના વજનથી મજબૂત રીતે વિકૃત છે અને તેથી શક્ય તેટલી સમાનરૂપે સ્થિત હોવું આવશ્યક છે. આ માટે, સમય-વિખરાયેલા સક્શન કપ સાથે ન્યુમેટિક ગ્લાસ સક્શન કપનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. તે ક્રેનનો ઉપયોગ કરીને ઘટક પર મૂકવામાં આવે છે, અને ભવિષ્યમાં રોબોટ્સનો ઉપયોગ કરીને સીધો મૂકવામાં આવી શકે છે. કાચની પ્લેટ એડહેસિવ સ્તર પર કોરની સપાટીની સમાંતર મૂકવામાં આવી હતી. હળવા વજનને કારણે, વધારાની કાચની પ્લેટ (4 થી 6 મીમી જાડા) તેના પર દબાણ વધારે છે.
પરિણામ એ મુખ્ય માળખું સાથે કાચની સપાટીનું સંપૂર્ણ ભીનું હોવું જોઈએ, જે દૃશ્યમાન રંગ તફાવતોના પ્રારંભિક દ્રશ્ય નિરીક્ષણથી નક્કી કરી શકાય છે. એપ્લિકેશન પ્રક્રિયા અંતિમ બોન્ડેડ સંયુક્તની ગુણવત્તા પર પણ નોંધપાત્ર અસર કરી શકે છે. એકવાર બોન્ડ થઈ ગયા પછી, કાચની પેનલો ખસેડવી જોઈએ નહીં કારણ કે આના પરિણામે કાચ પર દેખાતા એડહેસિવ અવશેષો અને વાસ્તવિક એડહેસિવ સ્તરમાં ખામી સર્જાશે. છેલ્લે, એડહેસિવ 365 nm ની તરંગલંબાઇ પર યુવી કિરણોત્સર્ગ સાથે મટાડવામાં આવે છે. આ કરવા માટે, 6 mW/cm2 ની પાવર ડેન્સિટી સાથેનો યુવી લેમ્પ ધીમે ધીમે સમગ્ર એડહેસિવ સપાટી પર 60 સેકંડ સુધી પસાર થાય છે.
હળવા વજનની અને કસ્ટમાઇઝ કરી શકાય તેવી પાતળા કાચની સંયુક્ત પેનલની વિભાવનાની અહીં ચર્ચા કરવામાં આવી છે, જેમાં એડિટિવલી ફેબ્રિકેટેડ પોલિમર કોર છે જે ભવિષ્યના ફેસેડ્સમાં ઉપયોગ કરવા માટે છે. આમ, સંયુક્ત પેનલે લાગુ ધોરણોનું પાલન કરવું જોઈએ અને સેવા મર્યાદા સ્થિતિઓ (SLS), અંતિમ શક્તિ મર્યાદા સ્થિતિઓ (ULS) અને સલામતી આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરવી જોઈએ. તેથી, સંયુક્ત પેનલો તૂટ્યા વિના અથવા અતિશય વિકૃતિ વિના લોડ (જેમ કે સપાટીના લોડ) નો સામનો કરવા માટે સલામત, મજબૂત અને સખત હોવી જોઈએ. અગાઉ ફેબ્રિકેટેડ પાતળી કાચની સંયુક્ત પેનલ્સના યાંત્રિક પ્રતિભાવની તપાસ કરવા (જેમ કે યાંત્રિક પરીક્ષણ વિભાગમાં વર્ણવવામાં આવ્યું છે), તેઓને આગામી પેટા વિભાગમાં વર્ણવ્યા મુજબ પવન લોડ પરીક્ષણોને આધિન કરવામાં આવ્યા હતા.
ભૌતિક પરીક્ષણનો હેતુ પવનના ભાર હેઠળ બાહ્ય દિવાલોની સંયુક્ત પેનલના યાંત્રિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવાનો છે. આ માટે, 3 મીમી જાડા ફુલ ટેમ્પર્ડ ગ્લાસ આઉટર શીટ અને 14 મીમી જાડા એડિટિવલી ફેબ્રિકેટેડ કોર (PIPG-GF20 માંથી) ધરાવતી સંયુક્ત પેનલ્સ ઉપર વર્ણવ્યા પ્રમાણે હેન્કેલ લોકટાઇટ AA 3345 એડહેસિવ (ફિગ. 7 ડાબી) નો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવી હતી. )). . સંયુક્ત પેનલો પછી લાકડાની સહાયક ફ્રેમ સાથે મેટલ સ્ક્રૂ સાથે જોડાયેલ છે જે લાકડાની ફ્રેમ દ્વારા અને મુખ્ય માળખાની બાજુઓમાં ચલાવવામાં આવે છે. પેનલની પરિમિતિની આસપાસ 30 સ્ક્રૂ મૂકવામાં આવ્યા હતા (ફિગ. 7 માં ડાબી બાજુની કાળી રેખા જુઓ) પરિમિતિની આસપાસના રેખીય સમર્થનની સ્થિતિને શક્ય તેટલી નજીકથી પુનઃઉત્પાદિત કરવા માટે.
પછી કમ્પોઝિટ પેનલની પાછળ પવનનું દબાણ અથવા વિન્ડ સક્શન લાગુ કરીને પરીક્ષણ ફ્રેમને બાહ્ય પરીક્ષણ દિવાલ પર સીલ કરવામાં આવી હતી (આકૃતિ 7, ઉપર જમણી બાજુએ). ડિજિટલ કોરિલેશન સિસ્ટમ (DIC) નો ઉપયોગ ડેટા રેકોર્ડ કરવા માટે થાય છે. આ કરવા માટે, સંયુક્ત પેનલનો બાહ્ય કાચ એક પાતળી સ્થિતિસ્થાપક શીટથી ઢંકાયેલો છે જે તેના પર મોતીનો અવાજ પેટર્ન (ફિગ. 7, નીચે જમણે) સાથે મુદ્રિત છે. સમગ્ર કાચની સપાટી પર તમામ માપન બિંદુઓની સંબંધિત સ્થિતિને રેકોર્ડ કરવા માટે DIC બે કેમેરાનો ઉપયોગ કરે છે. પ્રતિ સેકન્ડ બે છબીઓ રેકોર્ડ કરવામાં આવી હતી અને મૂલ્યાંકન માટે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. કમ્પોઝિટ પેનલ્સથી ઘેરાયેલા ચેમ્બરમાં દબાણ 1000 Pa ઇન્ક્રીમેન્ટમાં પંખાના માધ્યમથી 4000 Pa ના મહત્તમ મૂલ્ય સુધી વધારવામાં આવે છે, જેથી દરેક લોડ લેવલ 10 સેકન્ડ માટે જાળવી શકાય.
પ્રયોગનું ભૌતિક સેટઅપ સમાન ભૌમિતિક પરિમાણો સાથે સંખ્યાત્મક મોડેલ દ્વારા પણ રજૂ થાય છે. આ માટે, સંખ્યાત્મક પ્રોગ્રામ Ansys Mechanical નો ઉપયોગ થાય છે. મુખ્ય માળખું કાચ માટે 20 mm બાજુઓ સાથે SOLID 185 ષટ્કોણ તત્વો અને 3 mm બાજુઓ સાથે SOLID 187 ટેટ્રાહેડ્રલ તત્વોનો ઉપયોગ કરીને ભૌમિતિક જાળીદાર હતું. મોડેલિંગને સરળ બનાવવા માટે, અભ્યાસના આ તબક્કે, અહીં એવું માનવામાં આવે છે કે વપરાયેલ એક્રેલેટ આદર્શ રીતે કઠોર અને પાતળું છે, અને તેને કાચ અને મુખ્ય સામગ્રી વચ્ચેના કઠોર બંધન તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
કોમ્પોઝિટ પેનલ્સ કોરની બહાર સીધી રેખામાં નિશ્ચિત કરવામાં આવે છે, અને કાચની પેનલ 4000 Pa ના સપાટીના દબાણને આધિન હોય છે. જો કે મોડેલિંગમાં ભૌમિતિક બિનરેખીયતાને ધ્યાનમાં લેવામાં આવી હતી, આ તબક્કે માત્ર રેખીય સામગ્રીના મોડલનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. અભ્યાસ કાચના રેખીય સ્થિતિસ્થાપક પ્રતિભાવ (E = 70,000 MPa) માટે આ માન્ય ધારણા હોવા છતાં, (વિસ્કોએલાસ્ટીક) પોલિમેરિક કોર સામગ્રીના ઉત્પાદકની ડેટા શીટ અનુસાર [17], રેખીય જડતા E = 8245 MPa નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. વર્તમાન વિશ્લેષણને સખત રીતે ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ અને ભવિષ્યના સંશોધનમાં તેનો અભ્યાસ કરવામાં આવશે.
અહીં પ્રસ્તુત પરિણામોનું મૂલ્યાંકન મુખ્યત્વે 4000 Pa (=4kN/m2) સુધીના મહત્તમ વિન્ડ લોડ પર વિકૃતિઓ માટે કરવામાં આવે છે. આ માટે, ડીઆઈસી પદ્ધતિ દ્વારા રેકોર્ડ કરાયેલી છબીઓની સંખ્યાત્મક સિમ્યુલેશન (એફઈએમ) (ફિગ. 8, નીચે જમણે) ના પરિણામો સાથે સરખામણી કરવામાં આવી હતી. જ્યારે ધાર પ્રદેશ (એટલે ​​કે, પેનલ પરિમિતિ) માં "આદર્શ" રેખીય સપોર્ટ સાથે 0 મીમીના આદર્શ કુલ તાણની ગણતરી FEM માં કરવામાં આવે છે, ત્યારે DIC નું મૂલ્યાંકન કરતી વખતે ધાર પ્રદેશના ભૌતિક વિસ્થાપનને ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે. આ ઇન્સ્ટોલેશન સહનશીલતા અને પરીક્ષણ ફ્રેમ અને તેની સીલના વિરૂપતાને કારણે છે. સરખામણી માટે, કિનારી પ્રદેશમાં સરેરાશ વિસ્થાપન (ફિગ. 8 માં ડેશવાળી સફેદ રેખા) પેનલની મધ્યમાં મહત્તમ વિસ્થાપનમાંથી બાદ કરવામાં આવી હતી. DIC અને FEA દ્વારા નિર્ધારિત વિસ્થાપનની સરખામણી કોષ્ટક 1 માં કરવામાં આવી છે અને ચિત્ર 8 ના ઉપલા ડાબા ખૂણામાં ગ્રાફિકલી બતાવવામાં આવી છે.
પ્રાયોગિક મોડેલના ચાર લાગુ કરેલ લોડ સ્તરોનો ઉપયોગ મૂલ્યાંકન માટે નિયંત્રણ બિંદુઓ તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો અને FEM માં મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું. અનલોડ કરેલી સ્થિતિમાં સંયુક્ત પ્લેટનું મહત્તમ કેન્દ્રીય વિસ્થાપન 2.18 mm પર 4000 Pa ના લોડ સ્તરે DIC માપ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું. જ્યારે નીચા લોડ પર FEA ડિસ્પ્લેસમેન્ટ (2000 Pa સુધી) હજુ પણ પ્રાયોગિક મૂલ્યોનું ચોક્કસ પુનઃઉત્પાદન કરી શકે છે, ત્યારે ઊંચા ભાર પર તાણમાં બિન-રેખીય વધારાની ચોક્કસ ગણતરી કરી શકાતી નથી.
જો કે, અભ્યાસો દર્શાવે છે કે સંયુક્ત પેનલ ભારે પવનના ભારને ટકી શકે છે. લાઇટવેઇટ પેનલ્સની ઉચ્ચ કઠોરતા ખાસ કરીને બહાર આવે છે. કિર્ચહોફ પ્લેટોના રેખીય સિદ્ધાંત પર આધારિત વિશ્લેષણાત્મક ગણતરીઓનો ઉપયોગ કરીને [20], 4000 Pa પર 2.18 mm નું વિરૂપતા સમાન સીમાની પરિસ્થિતિઓ હેઠળ 12 mm જાડા એક ગ્લાસ પ્લેટના વિરૂપતાને અનુરૂપ છે. પરિણામે, આ સંયુક્ત પેનલમાં કાચની જાડાઈ (જે ઉત્પાદનમાં ઊર્જા સઘન છે) 2 x 3mm કાચ સુધી ઘટાડી શકાય છે, પરિણામે 50% ની સામગ્રીની બચત થાય છે. પેનલના એકંદર વજનને ઘટાડવાથી એસેમ્બલીની દ્રષ્ટિએ વધારાના લાભો મળે છે. જ્યારે 30 કિગ્રાની સંયુક્ત પેનલને બે લોકો સરળતાથી હેન્ડલ કરી શકે છે, પરંપરાગત 50 કિગ્રા કાચની પેનલને સુરક્ષિત રીતે ખસેડવા માટે તકનીકી સપોર્ટની જરૂર છે. યાંત્રિક વર્તણૂકને સચોટ રીતે રજૂ કરવા માટે, ભવિષ્યના અભ્યાસોમાં વધુ વિગતવાર સંખ્યાત્મક મોડલની જરૂર પડશે. પોલિમર અને એડહેસિવ બોન્ડ મોડેલિંગ માટે વધુ વ્યાપક બિનરેખીય સામગ્રી મોડેલો સાથે મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણને વધુ વધારી શકાય છે.
બાંધકામ ઉદ્યોગમાં આર્થિક અને પર્યાવરણીય કામગીરીને સુધારવામાં ડિજિટલ પ્રક્રિયાઓનો વિકાસ અને સુધારણા મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. વધુમાં, અગ્રભાગમાં પાતળા કાચનો ઉપયોગ ઊર્જા અને સંસાધનોની બચતનું વચન આપે છે અને આર્કિટેક્ચર માટે નવી શક્યતાઓ ખોલે છે. જો કે, કાચની નાની જાડાઈને કારણે, કાચને પૂરતા પ્રમાણમાં મજબૂત કરવા માટે નવા ડિઝાઇન સોલ્યુશન્સ જરૂરી છે. તેથી, આ લેખમાં પ્રસ્તુત અભ્યાસ પાતળા કાચ અને બોન્ડેડ રિઇનફોર્સ્ડ 3D પ્રિન્ટેડ પોલિમર કોર સ્ટ્રક્ચર્સમાંથી બનેલા સંયુક્ત પેનલના ખ્યાલની શોધ કરે છે. ડિઝાઈનથી લઈને પ્રોડક્શન સુધીની સમગ્ર પ્રોડક્શન પ્રક્રિયાને ડિજીટલ અને ઓટોમેટેડ કરવામાં આવી છે. ગ્રાસશોપરની મદદથી, ભવિષ્યના અગ્રભાગમાં પાતળા કાચની સંયુક્ત પેનલના ઉપયોગને સક્ષમ કરવા માટે એક ફાઇલ-ટુ-ફેક્ટરી વર્કફ્લો વિકસાવવામાં આવી હતી.
પ્રથમ પ્રોટોટાઇપના ઉત્પાદને રોબોટિક ઉત્પાદનની શક્યતા અને પડકારો દર્શાવ્યા હતા. જ્યારે એડિટિવ અને સબટ્રેક્ટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ પહેલેથી જ સારી રીતે સંકલિત છે, સંપૂર્ણ સ્વચાલિત એડહેસિવ એપ્લિકેશન અને એસેમ્બલી ખાસ કરીને ભવિષ્યના સંશોધનમાં સંબોધવામાં આવનાર વધારાના પડકારો રજૂ કરે છે. પ્રારંભિક યાંત્રિક પરીક્ષણ અને સંકળાયેલ મર્યાદિત તત્વ સંશોધન મોડેલિંગ દ્વારા, તે દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે હલકો અને પાતળા ફાઇબરગ્લાસ પેનલ્સ ભારે પવનના ભારણની સ્થિતિમાં પણ, તેમના ઇચ્છિત અગ્રભાગના કાર્યક્રમો માટે પૂરતી બેન્ડિંગ જડતા પ્રદાન કરે છે. લેખકોનું ચાલુ સંશોધન આગળના ભાગની એપ્લિકેશનો માટે ડિજિટલી બનાવટી પાતળા કાચની સંયુક્ત પેનલ્સની સંભવિતતાનું વધુ અન્વેષણ કરશે અને તેમની અસરકારકતા દર્શાવશે.
લેખકો આ સંશોધન કાર્ય સાથે સંકળાયેલા તમામ સમર્થકોનો આભાર માને છે. એક્સ્ટ્રુડર અને મિલિંગ ડિવાઇસ સાથે મેનિપ્યુલેટરની ખરીદી માટે નાણાકીય સંસાધનો પૂરા પાડવા માટે ગ્રાન્ટ નંબરના રૂપમાં યુરોપિયન યુનિયનના ભંડોળમાંથી ભંડોળ પૂરું પાડવામાં આવેલ EFRE SAB ફંડિંગ પ્રોગ્રામ માટે આભાર. 100537005. વધુમાં, AiF-ZIM ને Glaswerkstätten Glas Ahne ના સહયોગથી Glasfur3D સંશોધન પ્રોજેક્ટ (ગ્રાન્ટ નંબર ZF4123725WZ9) ના ભંડોળ માટે માન્યતા આપવામાં આવી હતી, જેણે આ સંશોધન કાર્ય માટે નોંધપાત્ર સમર્થન પૂરું પાડ્યું હતું. છેલ્લે, ફ્રેડરિક સિમેન્સ લેબોરેટરી અને તેના સહયોગીઓ, ખાસ કરીને ફેલિક્સ હેગેવાલ્ડ અને વિદ્યાર્થી સહાયક જોનાથન હોલ્ઝર, આ પેપર માટે આધાર બનાવનાર ફેબ્રિકેશન અને ભૌતિક પરીક્ષણના તકનીકી સમર્થન અને અમલીકરણને સ્વીકારે છે.