Στατική και ιδιοδιανυσματική ανάλυση χωροδικτυώματος πρωτότυπου εκτυπωτή τρισδιάστατης εκτύπωσης κτιρίων σε περιβάλλον CAD/CAE

Καϊσαρλής, Ιωάννης; Kaisarlis, Ioannis

dc.contributor.author	Καϊσαρλής, Ιωάννης	el
dc.contributor.author	Kaisarlis, Ioannis	en
dc.date.accessioned	2023-05-12T06:47:35Z
dc.date.available	2023-05-12T06:47:35Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57674
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25371
dc.rights	Default License
dc.subject	Εξώθηση Σκυροδέματος	el
dc.subject	3D Εκτύπωση Κτιρίων	el
dc.subject	Αρθρωτή κατασκευή	el
dc.subject	Modular Construction	en
dc.subject	Concrete Extrusion	en
dc.subject	Concrete 3D Printing	en
dc.title	Στατική και ιδιοδιανυσματική ανάλυση χωροδικτυώματος πρωτότυπου εκτυπωτή τρισδιάστατης εκτύπωσης κτιρίων σε περιβάλλον CAD/CAE	el
dc.title	Static and dynamic analysis of a novel 3D-printer for building concrete buildings and structures using CAD/CAE	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ανάλυση Χωροδικτυώματος	el
heal.classification	3D Εκτύπωση Κτιρίων	el
heal.classification	Concrete 3D Printing	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-03-31
heal.abstract	Η εργασία αυτή έχει σκοπό την ανάλυση ενός τρισδιάστατου εκτυπωτή κονιάματος, στα πλαίσια του ερευνητικού έργου 3Build που υποστηρίζεται από την δράση ΕΣΠΑ 2014-2020 Ερευνώ-Δημιουργώ-Καινοτομώ. Ο εκτυπωτής αυτός θα πρέπει να χωρίζεται σε επιμέρους κομμάτια για να μπορεί να μεταφέρεται και να συναρμολογείται εύκολα και γρήγορα. Στα πρώτα κεφάλαια της παρούσας εργασίας παρουσιάζεται αναλυτικά η πορεία της αξιολόγησης των διάφορων εναλλακτικών λύσεων σχετικά με τον σχεδιασμό του εκτυπωτή και διατυπώνονται με σαφήνεια οι προδιαγραφές, που θέτουν το πλαίσιο στο οποίο θα κινηθεί η σχεδίαση. Ως βέλτιστη λύση προκρίνεται ο σχεδιασμός ενός εκτυπωτή τύπου γερανογέφυρας που θα αποτελείται από διακριτά δικτυωτά μέλη (module) κατασκευασμένα από τυποποιημένα αλουμινένια προφίλ μήκους 2 μέτρων για την επίτευξη μιας αρθρωτής (modular) κατασκευής. Η χρήση δικτυώματος αποδείχθηκε αναγκαία ώστε να επιτευχθούν οι προδιαγραφές σχετικά με το μέγιστο βέλος κάμψης του εκτυπωτή. Στα πρώτα στάδια της ανάλυσης γίνεται εκτίμηση των μαζών του κάθε μέλους για την αρχική σχεδίαση της γεωμετρίας του δικτυώματος. Ακολουθεί η σχεδίαση της γέφυρας και του πλαισίου ανύψωσης που αποτελούνται από έναν αριθμό όμοιων μελών και λαμβάνουν χώρα στατικές και δυναμικές αναλύσεις. Στη συνέχεια διερευνώνται οι δύο επικρατέστερες λύσεις ανύψωσης· του ψαλιδωτού μηχανισμού και του μεταφορικού κοχλία. Πρώτα εξετάζεται η λύση του ψαλιδωτού μηχανισμού, και διαπιστώνεται μέσω αναλύσεων πως η πρακτική της εφαρμογή είναι προβληματική, οπότε επιλέγεται η χρήση μεταφορικού κοχλία. Όμως, οι κοχλίες είναι σχεδιασμένοι για να παραλαμβάνουν μόνο αξονικά φορτία, επομένως, δημιουργείται η ανάγκη για οδήγηση, η οποία υλοποιείται με την χρήση των modules. Στη συνέχεια, ακολουθεί η λεπτομερής σχεδίαση της κατασκευής, όπου, μεταξύ άλλων, γίνονται οι υπολογισμοί και η αναζήτηση του οδοντωτού κανόνα που απαιτείται για την κίνηση της γέφυρας και της κεφαλής εκτύπωσης. Παράλληλα, υπολογίζονται τα μοτέρ που απαιτούνται για την κίνηση. Στη συνέχεια, γίνεται μια σύντομη αναφορά στον έλεγχο του εκτυπωτή, καθώς αυτός δεν αποτελεί μέρος της κατασκευής, αλλά της λειτουργίας. Με τα νέα δεδομένα, πραγματοποιείται στατική και δυναμική ανάλυση του συνόλου της κατασκευής, η οποία αποδεικνύει ότι βρίσκεται εντός προδιαγραφών, τόσο στις τάσεις και τις μετατοπίσεις, όσο και στις ιδιοσυχνότητες. Αμέσως μετά, παρουσιάζονται φωτογραφίες από το έργο 3Build, στις οποίες φαίνεται ο εκτυπωτής που σχεδιάστηκε και αναλύθηκε, να έχει κατασκευαστεί και να λειτουργεί. Τέλος, γίνεται αναφορά στις δυνατότητες της κατασκευής αυτής, στις μορφές που μπορεί να πάρει και στους τρόπους που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο μέλλον.	el
heal.abstract	This thesis aims to analyze a three dimensional concrete printer in the context of the 3Build project, supported by the action of ΕΣΠΑ (Partnership Agreement for the Development Framework) 2014-2020 “Research - Create - Innovate”. This printer should be able to be dismantled in individual pieces for easy transport and assembly. The first chapters of the thesis analytically show the journey of evaluating each one of the alternative solutions as far as the design of the printer is concerned and state clearly the specifications that set the context in which the design will be realized. A gantry style 3D printer comes in first as the best solution, which will be composed of distinct truss members (modules) manufactured from commercial, 2 meters long aluminum profiles in order to achieve a modular construction. The use of truss turned out necessary to match the specifications of the maximum elastic deflection of the 3D printer. In the first stages of the analysis the mass of each member is calculated for the initial geometry design of the truss. Then follows the design of the bridge and the lifting frame which are composed of a number of similar members and static and dynamic analysis takes place. Subsequently, the two dominant lifting solutions are investigated· the scissor mechanism and the lifting screw. Firstly, the solution of the scissor mechanism is tested and through analysis it is found that its practical application is problematic, so the use of a lifting screw is chosen. However, the screws are designed to only withstand axial loads, therefore, the need for guidance is created, which is implemented using the modules. Then follows the detailed design of the structure, where, among other things, the calculations and the search for the gear rack required for the movement of the bridge and the printing head are made. At the same time, the motors required are calculated. This is followed by a brief reference to the control of the printer, as this does not form part of the build, but the function. With the new info, a static and dynamic analysis of the whole structure is carried out, which proves that it meets the specifications as much for stresses and displacements, as for natural frequencies. After that, photos from the actual 3Build project are shown, demonstrating the designed and analyzed printer built and operating. Finally, a reference is made concerning the possibilities of this construction, the forms it can take and the ways it can be used in the future.	en
heal.advisorName	Σπιτάς, Βασίλειος	el
heal.advisorName	Spitas, Vasilis	en
heal.committeeMemberName	Προβατίδης, Χριστόφορος	el
heal.committeeMemberName	Provatidis, Christophoros	en
heal.committeeMemberName	Κουλοχέρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Koulocheris, Dimitris	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	109 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false