Регистрация / Вход
Прислать материал

К разработке роботизированного комплекса для реализации полномасштабных аддитивных технологий инновационных материалов, композитов, конструкций и сооружений

Номер контракта: 14.577.21.0193

Руководитель: Евтушенко Евгений Иванович

Должность: Проректор по научной работе

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
робототехнический комплекс, система управления, композит, конструкция, сооружение, аддитивные технологии, программное обеспечение, аппаратное обеспечение.

Цель проекта:
В настоящее время традиционные, достаточно инерционные с точки зрения внедрения новых разработок, технологии получения новых изделий, конструкций и сооружений занимают доминирующее положение на рынке. Однако современные условия требуют значительного сокращения времени, которое затрачивается от начала разработки до внедрения проектов. Иногда при получении образцов изделий эффективным решением становится использование систем промышленного дизайна, основанных на использовании полномасштабных 3D технологий инновационных материалов, композитов, конструкций и сооружений для строительства, машиностроения, химической технологии и др. Целью реализуемого проекта является исследование научно-технических решений по разработке роботизированных комплексов (РК) и технологий прямой печати уникальных изделий на основе специальных материалов и композитов, получение эффективно действующей модели РК для производства строительных изделий, конструкций и сооружений по аддитивным технологиям.

Основные планируемые результаты проекта:
В процессе выполнения проекта планируется: разработать схему роботизированного комплекса модульной структуры, математические модели структуры, кинематики и динамики движения исполнительных механизмов роботизированного комплекса, виртуальную модель РК, технологический регламент системы смешивания и подачи сырьевой смеси для работы РК, алгоритм управления движением исполнительных механизмов, обеспечивающих точное перемещение рабочего органа по заданной траектории, алгоритм управления модулем главных перемещений рабочей платформы, алгоритм управления системой смешивания и подачи сырьевой смеси, алгоритм подачи и автоматической чистки и промывки рабочих органов РК, программный компонент для формирования управляющих и корректирующих сигналов исполнительных механизмов, программный компонент, реализующий алгоритм управления системой смешивания и подачи сырьевых смесей, программно-аппаратный комплекс информационно-управляющей системы РК с использованием SCADA-технологий; создать экспериментальный образец РК.
Экспериментальный образец должен осуществлять эффективную 3D печать деталей, изделий, конструкций и сооружений в пределах рабочей зоны: по длине не менее 9 м, высоте не менее 3 м, ширине не менее 4,5 м. Система управления экспериментального образца РК должна обеспечивать точность перемещения рабочего органа по горизонтальным и вертикальным осям не менее 5 мм, скорость перемещения рабочего органа до 1 м/с. Точность позиционирования модуля точных перемещений должна составлять не менее 0,2 мм.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Конечным продуктом будет являться экспериментальный образец РК и проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка роботизированного комплекса для 3D-печати изделий, конструкций и сооружений».
В основе проекта лежат элементы новых технических решений, позволяющих с высокой степенью точности осуществлять 3D-печать крупных (до нескольких метров) объектов, имеющих конструкционное или функциональное назначение на основе гидратационных, воздушных или керамических вяжущих.
Реализация данного проекта на композиционных связующих и материалах, использование последних достижений в сфере мехатроники и робототехники, разработок в области систем автоматизации позволит обеспечить получение результатов, соответствующих мировому уровню применения аддитивных технологий.
Достижение заявленных результатов возможно только на стыке исследований в области робототехники и мехатроники, автоматизации, дизайна изделий и химической технологии строительных и специальных материалов и композитов. На первых этапах реализации проекта продукция, по предлагаемым техническим решениям и аддитивным технологиям, может оказаться эффективной только при получении единичных или мелкосерийных изделий. В дальнейшем по мере отработки технологий, разработки и внедрения специализированных роботизированных комплексов рентабельность предлагаемой технологии будет повышаться.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты проекта могут быть использованы в стройиндустрии, строительстве, химической промышленности, энергетике, в оборонных отраслях, в машиностроении при изготовлении уникальных композитных изделий и конструкций различных габаритов со сложной конфигурацией методом прямой печати.
Полученные результаты будут использованы для организации производства роботизированных комплексов на АО «Борисовский завод мостовых металлоконструкций имени В.А. Скляренко».
Выход на отечественный и мировой рынок установок, работающих по аддитивным технологиям в стройиндустрии и др. отраслях может привести со временем к значительному изменению структуры рынка в плане переориентации его на производство мелкосерийных и уникальных изделий. Изменится и кадровый состав работающих, например, от традиционных прорабов и мастеров, монтажников и бетонщиков и т.д. к специалистам в области автоматизированных систем проектирования и обслуживания сложных роботизированных комплексов.

Текущие результаты проекта:
Исследования по использованию аддитивных технологий в стройиндустрии и в других отраслях промышленности, где предполагается синтез крупноразмерных изделий, находятся практически на начальной стадии в ряде стран ЕС, США, Китае. Поддержка и реализация подобных проектов в РФ обеспечит не только паритет в развитии высоких технологий и плодотворное международное сотрудничество, но и сохранение лидерства в направлении синтеза разнообразных композиционных материалов и изделий. Как свидетельствует опыт БГТУ им. В.Г. Шухова популяризация аддитивных технологий, создание соответствующей инфраструктуры уже в настоящее время обеспечивает постоянный приток и эффективную подготовку молодых талантливых школьников, студентов и аспирантов в центрах прототипирования, инноваций и дизайна и т.д.