Open Access (Artykuł w pliku PDF)

Open Access (Artykuł w pliku PDF English)

The use of 3D printing technology to strengthen bendable cold-formed C-type profiles

dr hab. inż. Maciej Major, prof. PCz., Politechnika Częstochowska, Wydział Budownictwa
ORCID: 0000-0001-5114-7932
dr inż. Jarosław Kalinowski, Politechnika Częstochowska, Wydział Budownictwa
ORCID: 0000-0001-8922-4788
dr inż. Mariusz Kosiń, Politechnika Częstochowska, Wydział Budownictwa
ORCID: 0000-0003-2683-7784

Adres do korespondencji: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript. 

DOI: 10.15199/33.2023.10.05
Oryginalny artykuł naukowy

Streszczenie. Artykuł przedstawia wykorzystanie technologii druku 3D do wzmocnienia stalowych profili zimnogiętych typu C. Przedmiotem analizy były zimnogięte belki stalowe usztywnione w połowie rozpiętości elementami wykonanymi w technologii druku 3D. Zaprezentowano wyniki doświadczalno- numeryczne trójpunktowego zginania. Obliczenia numeryczne przeprowadzono, uwzględniając nieliniowość materiału z uwzględnieniem dużych przemieszczeń. Analiza potwierdziła zwiększenie sztywności modeli poddanych trójpunktowemu zginaniu z wykorzystaniem usztywnienia wykonanego w technologii druku 3D z użyciem filamentu ABS.
Słowa kluczowe: druk 3D; profile zimnogięte; zginanie; obliczenia numeryczne.

Abstract. The article presents the use of 3D printing technology to strengthen cold-formed C-type steel profiles. The subject of the analysis were cold-formed steel beams stiffened in themiddle of the span with elements made in 3D printing technology. The paper presents experimental and numerical results of three-point bending. Numerical calculations were carried out in the nonlinear range of the material and taking into account large displacements. The analysis confirmed the increase in stiffness of the models subjected to three-point bending with the use of a stiffener made in the incremental printing technology with the use of ABS filament.
Keywords: 3D printing; cold-formed profiles; bending; numerical calculations.

Literatura
[1] Dubina D, Ungureanu V, Landolfo R. Design of cold-formed steel structures. The Europan Convention for Constructional Steelwork Brusseles.Hancok G. J., 2003. Cold-formed steel structures. Journal of Constructional Steel Research. 2012; 118: 59 – 73.
[2] Urbańska-Galewska E, Kowalski D. Zastosowanie lekkich konstrukcji stalowych do renowacji, rozbudowy i remontów obiektów budowlanych, XXIII Ogólnopolska Konferencja, Szczyrk 2008.
[3] Gosowski B. Zginanie i skręcanie cienkościennych elementów konstrukcji metalowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2015.
[4] PN-EN 1993-1-5 2008, Eurokod 3 – Projektowanie konstrukcji stalowych – Część 1-5: Blachownice.
[5] Szymczak Cz., Kreja I. Analiza wrażliwości dwuteowego pręta cienkościennego ze względu na zmiany parametrów przewiązek, Inżynieria i Budownictwo. 2003; 593.
[6]Major M, Kalinowski J, Kosiń M. Wytrzymałość na rozciąganie elementów drukowanych z materiałów ABS, PA6+CF15, PA12+CF15. Materiały Budowlane. 2022; DOI: 10.15199/33.2022.10.21.
[7] NgoTD, Kashani A, Imbalzano G, NguyenKTQ, Hui D. Additive manufacturing (3D printing): A reviewofmaterials, methods, applications and challenges. Composites Part B. 2018; 143.
[8] Major M, Kalinowski J, Kosiń M. Wkładka usztywniająca, zwłaszcza cienkościennych profili typu C, Politechnika Częstochowska, 234844,Wiadomości Urzędu Patentowego 04/2020.
[9] Kosiń M, Major I, Major M, Kalinowski J. Model Tests of Bending and Torsional Deformations of Thin- -Walled Profiles Stiffened with Elements Made in 3D Printing Technology, Case Studies in Construction Materials. 2020; DOI: 10.1016/j.cscm.2020.e00401.
[10] PN-EN ISO 6892-1:2020-05, Metale – Próba rozciągania – Część 1:Metoda badania w temperaturze pokojowej.
[11] PN-EN ISO 527-2:2012. Tworzywa sztuczne – Oznaczanie właściwości mechanicznych przy statycznym rozciąganiu – Część 2: Warunki badań tworzyw sztucznych przeznaczonych do różnych technik formowania. 2013.
[12] PN-EN 1993-1-3 2008, Eurokod 3, Projektowanie konstrukcji stalowych – Część1-3: Reguły ogólne – Reguły uzupełniające dla konstrukcji z kształtowników i blach profilowanych na zimno.
[13] Huei-Huang Lee Finite Element Simulations with Ansys Workbench 13 Schroft Development Corporation 2011.
[14] Ansys – Workbench v. 18.1 system documentation, Ansys, Inc. Southpointe 275 Technology Drive Canonsburg, PA 15317.
[15] Krzesiński G, Zagrajek T, Marek P, Borkowski P. Metoda elementów skończonych w mechanice materiałów i konstrukcji. Rozwiązywanie zagadnień za pomocą systemu Ansys. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej Warszawa. 2015.
[16] Łaczek S. Modelowanie i analiza konstrukcji w systemie MESANSYS v. 11,Wydawnictwo PK, Kraków 2011, ISBN 978-83-7242-584-3.
[17] PetrikA,ArochR.Usage of true stress-strain curve for FE simulation and the influencing parameters, IOP Conf.Materials Science and Engineering. 2019; 566.

Przyjęto do druku: 16.08.2023 r.

Materiały Budowlane 10/2023, strona 21-25 (spis treści >>)