Design for Manufacturing
In dieser Forschungsarbeit werden eine rechnerische Entwurfsstrategie und eine Fertigungstechnik für einen gebogenen Stahlträger mit ineinandergreifenden Verbindungen entwickelt. Obwohl es Entwicklungen bei industriellen Roboteranlagen zur Automatisierung des Biegens von Stahlträgern gibt, beruhen diese Prozesse auf einem iterativen Ansatz und sind zeitaufwändig und kostspielig, wenn eine hohe Genauigkeit erforderlich ist. Ein Wechsel vom Biegen eines ganzen Abschnitts zum 2D-Stahllaserschneiden und -biegen während der Montage vereinfacht die Herstellungsprozesse und reduziert das Gewicht der Struktur.
In dieser Arbeit wird eine neuartige Methode zur Herstellung eines digital gesteuerten dreidimensional gebogenen Trägers vorgestellt, der aus einzelnen lasergeschnittenen Blechen elastisch in Position gezogen wird. Durch geometrische Modellierung werden die Oberflächen des doppelt gekrümmten Trägers erzeugt, indem die Geometrie und die axiale Kurve der Versteifung definiert werden. Die Bleche werden zu einer 2D-Konfiguration abgerollt. Die ineinander greifenden Verbindungsdetails, die auf Kanten und Flächen angewendet werden, basieren auf der Graphkonnektivität. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) wurde eine geometrische Genauigkeit erreicht, indem die flachen Platten mit Hilfe von kontrahierenden Seilelementen in ihre 3D-Position gezogen wurden. Strukturelle Analysen und Optimierungen werden auch durchgeführt, um die Eigenspannung unter externen Lasten zu bewerten und die Dicke einzelner Platten zu reduzieren. Das physikalische Prototyping aus Stahl demonstriert die geometrische Genauigkeit und die Laserschnitt-Toleranz. Die einachsigen Zugversuche verdeutlichen die Auswirkungen des Schweißens auf die strukturelle Leistung der formschlüssigen Verbindung.
M.Sc. Seyed Mobin Moussavi