Сквозная платформа для аддитивного производства оптимизированных трубчатых конструкций

Хотя аддитивное производство (АП) развивается уже несколько лет, лишь недавно оно начало привлекать внимание чувствительной к затратам строительной отрасли. Представленное исследование направлено на интеграцию АП в строительный сектор посредством создания автоматизированной сквозной платформы для формирования высокоэффективных конструкций, изготовленных методом АП, сочетающей современные методы оптимизации с передовыми технологиями АП. В качестве демонстраторов предложенной платформы были выбраны фермы с трубчатыми поперечными сечениями, испытывающие различные случаи нагружения. Для определения топологии исследуемых конструкций применялись методы численной оптимизации компоновки и геометрии с учетом практических ограничений и ограничений, связанных с производством. Затем выполнялась оптимизация поперечных сечений, после чего проводилась серия геометрических операций для проектирования соединяющих оптимизированные элементы свободноформных узлов. Твердотельные модели оптимизированных конструкций экспортировались для изготовления методом аддитивного производства электродуговой наплавкой (WAAM). После определения оптимальной последовательности печати фермы изготавливались и подвергались контролю. Эффективность оптимизированных конструкций оценивалась с помощью моделирования методом конечных элементов и сравнивалась с эффективностью эквивалентных традиционных конструкций. Для всех оптимизированных ферм по сравнению с соответствующими эталонными конструкциями было достигнуто повышение эффективности более чем на 200%, выраженное через отношение несущей способности к массе, что продемонстрировало эффективность предложенной платформы оптимизации.