Modular design and assembly of automotive and architectural structures - product integration through adhesive bonding

• Autorzy: Kuys B. , Gutowski M. , Li S. , Gutowski V. S. , Cerra A.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amst-2016-0013

Warianty tytułu

PL

Projektowanie i montaż systemów modułowych w przemyśle samochodowym i budownictwie - połączenie elementów wyrobów metodą klejenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper analyses advances in design and manufacturing methodology based on system modularisation in the automotive and building & construction industries and offers novel, fully validated technology for modules assembly by adhesive bonding. It is shown, how application of appropriate modularisation methodology through sub-division of the entire system into principal system platform and independent functional or stylistic modules enables identification of components common to an entire family of product, and those which facilitate product re-configuration and stylings. The latter category of subcomponents are easily integrated into the final structure by mounting onto the principal system platform through interfaces facilitating rapid assembly and/or disassembly of the product. Through adoption of modularisation, the pivotal structure elements such as automotive framing systems or high-rise building’s curtain wall framing and cladding can be quickly and cost effectively designed, re-designed when needed (for instance for re-styling or refurbishing) and cost-effectively reconfigured through assembly of a variety of designated sub-systems onto the principal system platform. Another aspect of this paper discusses and validates a feasible technology facilitating for surface modification of typical engineering substrate materials (plastics, composites, metals and ceramics) for rapid assembly of structures through adhesive bonding of decorative and/or functional cladding and vision panels to curtain wall structures of high-rise commercial or residential buildings. An identical approach to applications in rapid assembly of automotive modular systems will be presented in the forthcoming paper.

PL

W pracy zawarto analizę postępu w metodach projektowania i produkcji opartych na zasadzie systemów modułowych w motoryzacji oraz budownictwie, również technologię montażu za pomocą połączeń klejonych. Przedstawiono, w jaki sposób przyjęcie odpowiednich modułów poprzez podział całego systemu wpływa na podstawową platformę montażową oraz autonomiczne moduły funkcjonalne i stylistyczne. Umożliwiona jest wówczas identyfikacja elementów wspólnych dla całej rodziny produktów, także pozwalających na przekształcenie lub stylizację wyrobu. Moduły autonomiczne są łatwo integrowalne w produkty finalne poprzez montaż na podstawowej platformie montażowej przez zastosowanie połączeń standardowych – umożliwiają szybki montaż i/lub demontaż. Wykorzystanie modułowych, kluczowych elementów konstrukcji, jak rama zawieszenia samochodu lub ściana osłonowa wysokościowca i płyty ościenne pozwala na przekształcanie, szybkie i tanie projektowanie, również przeprojektowywanie (np. dla nowej stylizacji lub odnowienia budynku), oraz przekształcanie poprzez montaż różnych nowo projektowanych podsystemów na głównej platformie montażowej systemu. Odrębny fragment pracy omawia łatwą do wprowadzenia technologię modyfikacji powierzchni typowych materiałów inżynierskich (polimery, kompozyty, metale i ceramika) dla szybkiego montażu konstrukcji poprzez klejenie ozdobnych lub funkcjonalnych paneli ościennych lub szkła do ram ścian osłonowych wysokich budynków mieszkalnych i komercyjnych. Identyczne podejście w zastosowaniu do szybkiego montażu samochodowych systemów modułowych będzie przedstawione w kolejnym artykule.

Słowa kluczowe

EN

modularisation systems; automotive; building industry; adhesive bonding

PL

systemy modułowe; motoryzacja; budownictwo; połączenia klejone

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 40, nr 3
• Strony: 5--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Kuys B.

• Swinburne University of Technology, Department of Interior Architecture and Industrial Design, Mail H31, PO Box 218, Hawthorn, Victoria 3122, Melbourne, Australia

autor

Gutowski M.

• Swinburne University of Technology, Department of Interior Architecture and Industrial Design, Mail H31, PO Box 218, Hawthorn, Victoria 3122, Melbourne, Australia

autor

Li S.

• CSIRO Manufacturing Flagship, Melbourne

autor

Gutowski V. S.

• CSIRO Manufacturing Flagship, Melbourne

autor

Cerra A.

• CSIRO Manufacturing Flagship, Melbourne

Bibliografia

• [1] J.K. GERSHERSON, G.J. PRASAD: Modularity in product design for manufacturability. International Journal of Agile Manufacturing, 1(1997)8.
• [2] K. ULRICH: Fundamentals of product modularity, management of design, in Engineering and management perspectives [Ed. S. Dasu, C. Eastman], Springer, Berlin 1994, 219-231.
• [3] J.C.M. MARTINS, J.A. SIMOES, C.M. RELVAS: Functional and manufacturing issues in the design of modular products. Proc. International Conference on Design Research, Joining Forces, Helsinki 2005.
• [4] C. Y. BALDWIN, K, B. CLARK: Modularity in the design of complex engineering systems, in complex engineered systems [Ed. D. Braha, A. A. Minai, Y. Bar-Yam], Springer, Berlin 2006, 175-205.
• [5] J. PARALIKAS, A. FYSIKOPOULOS, J. PANDREMENOS, G. CHRYSSOLOURIS: Product modularity and assembly systems: An automotive case study. CIRP Annals – Manufacturing Technology, 60(2011), 165-168.
• [6] A. AL-ZAHER, W. ELMARAGHY: Design method of under-body platform automotive framing systems, in variety management in manufacturing, Proc. of the 47th CIRP Conf. on Manufacturing Systems, Procedia CIRP, 17(2014), 380-385.
• [7] Proton Exora: Malaysia’s first MPV: Exora Platform – spin-off strategy – 2009.
• [8] Visuals for limited competition scheme for RBH new Headquarters Building, Oxford Brooks University, Unite Modular Solutions and KKK Architects, Studio Guide: modular construction, Preliminary Flier, Oxford 2012.
• [9] V.S. GUTOWSKI, S. LI: Theoretical and technological aspects of surface engineering for adhesion enhancement of polymers and composites. Advances in Manufacturing Science and Technology, 38(2014)4, 6-21.
• [10] B. ARKLES: Silicone, germanium, tin and lead compounds, metal alkoxides, diketonates and carboxylates, in A survey of properties and chemistry. [Ed. B. Arkles], Gelest Inc., 2nd Edition 1998, 434-508.
• [11] D. FLOCKETT: “One part silicone sealants” in “Silicone, germanium, tin and lead compounds, metal alkoxides, diketonates and carboxylates”, in A Survey of properties and chemistry. [Ed. B. Arkles] Gelest Inc., 2nd Edition, 1998, 473-479.
• [12] B. KNOP: Kunstoffe German Plastics, 76(1986)9, 783-785.
• [13] J.M. KLOSOWSKI: Sealants in construction, Marcel Dekker Inc., New York and Basel 1998.
• [14] P.G. de GENNES: J. Phys. (Fr), 50, 2551-2562 (1989).
• [15] P.G. de GENNES: CR Acad. Sci., 309II, 939 (1989).
• [16] L. LÉGER, E. RAPHAËL, H. HERVET, Advances in Polymer Science, 138(1999), 186-225.
• [17] L. LÉGER, H. HERVET, C. TARDIVAT: Proc. of 5th European Adhesion Conference, Lyon 2000, SFV, Paris 2000, 118-122.
• [18] F. BROCHARD-WYART, P.G. DE GENNES, L. LÉGER, Y. MARCIANO, J. Phys. Chem., 98(1994) 9405-9410.
• [19] F. BROCHARD-WYART, P.G. DE GENNES, J. Adhesion, 57(1996).
• [20] W. GUTOWSKI, D.Y. WU, S. LI: Surface treatment of polymers, US Patent No. 5,879,757, 1999.
• [21] W. GUTOWSKI, D.Y. WU, S. LI: Surface treatment of polymers Australian Patent No. 680716, 1998.
• [22] W. GUTOWSKI, E.R. PANKEVICIUS: Composite Interfaces, 1(1993), 141-151.
• [23] C1135–90 – Standard test method for determining tensile adhesion properties of structural sealants (American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania 1990).
• [24] A.P. CERRA: Development of a new accelerated adhesion test for silicone sealants. Journal of Testing and Evaluation JTEVA, 23(1995)5, 370-376.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)