Удосконалення Конструкції Вузла Екструдера Мобільної Робототехнічної Платформи Для 3d-Друку Великомасштабних Структур

Abstract

Адитивне виробництво має величезний потенціал у будівельній галузі, а також при виробництві та ремонті дорожніх покриттів. Робототехнічний 3D-друк великомасштабних структур дозволяє архітекторам і будівельникам значно розширити межі проектування конструкцій та підвищити ефективність їх будівництва.Мобільні платформи для 3D-друку дозволяють вирішити проблему обмеженого робочого простору. З метою підвищення ефективності та економічності мобільної робототехнічної платформи для технології 3D-друку великомасштабних структур пропонується вдосконалити конструкцію вузла екструдера. Це досягається шляхом об’єднання електродвигуна, шнекового екструдера та нагрівача в одному корпусі. Такий підхід дає економію маси та розмірів, а також суттєве підвищення коефіцієнту корисної дії та надійності системи за рахунок функціональної інтеграції та повного використання дисипативної складової енергії. Пропонований перетворювач для мобільної робототехнічної платформи використовує зовнішній ротор-шнек, який одночасно виконує функції ротора асинхронного двигуна, нагрівального елемента, виконавчого механізму і захисного корпусу. Метою роботи є оцінка ефективності використання шнекового перетворювача у складі мобільної робототехнічної платформи для адитивного виробництва. Для досягнення мети проведено кінцево-елементний розрахунок і аналіз просторового розподілу вихрових струмів на ділянці порожнистого феромагнітного ротора. За допомогою програмно-обчислювального комплексу Comsol Multiphysics отримано картини розподілу z-складової густини вихрових струмів, а також розподілу густини дисипованої потужності, що враховує всі види втрат в роторі. Характер розподілу густини дисипованої потужності в роторі істотно змінюється зі збільшенням частоти поля, що впливає на якість теплової дії на матеріал.Результати просторового розподілу вихрових струмів ротора дозволяють удосконалити конструкцію перетворювача, забезпечити задані значення температури та градієнта, які, своєю чергою, визначають механічні властивості матеріалу на виході пристрою.