Ocena jakości ściany wykonanej w technologii druku 3D za pomocą systemu analizy obrazu

• Autorzy: Skibicki Szymon

Warianty tytułu

EN

Quality evaluation of 3D printed wall by image analysis system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono pilotażowe badania dotyczące zastosowania systemu analizy obrazu do oceny jakości struktur wykonanych w technologii druku 3D kompozytów cementowych. Zaproponowany algorytm w sposób prawidłowy ocenia jakość powierzchni wydrukowanych elementów. Analiza nieciągłości mieszanki tą metodą może być przydatna nie tylko w ocenie estetyki wykonanych elementów, ale także możliwe jest jej powiązanie z właściwościami mechanicznymi, skurczem oraz trwałością drukowanej struktury.

EN

The paper presents a pilot study on the use of an image analysis system to assess the quality of structures made in the 3D printing technology of cementitious composites. The proposed algorithm correctly evaluated the surface quality of the printed elements. Analysis of the path discontinuity with this method can be useful not only in the assessment of the aesthetics of the manufactured elements, but also it is possible to link it with the mechanical properties, shrinkage and durability of the printed structure.

Słowa kluczowe

PL

analiza obrazu; ocena jakości; druk 3D; kompozyt cementowy; jakość powierzchni; nieciągłość; właściwości mechaniczne; skurcz; trwałość

EN

image analysis; quality assessment; 3D printing; cement composite; surface quality; discontinuity; mechanical properties; shrinkage; durability

• Wydawca: Fundacja Polskiego Związku Inżynierów i Techników Budownictwa
• Czasopismo: Inżynieria i Budownictwo
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 78, nr 3-4
• Strony: 124--127
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Skibicki Szymon

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Szczecin

• https://orcid.org/0000-0002-2918-7759

Bibliografia

• [1] Bos F., Wolfs R., Ahmed Z., Salet T.: Additive manufacturing of concrete in construction: Potentials and challenges of 3D concrete printing. Virtual and Physical Prototyping 2016; 11(3):209-25. https://doi.org/10.1080/17452759.2016.1209867.
• [2] Buswell R.A., Leal de Silva W.R., Jones S.Z., Dirrenberger J.: 3D printing using concrete extrusion: A roadmap for research. Cement and Concrete Research 2018; 112:37-49. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2018.05.006.
• [3] Wangler T., Roussel N., Bos F.P., Salet T.A., Flatt R.J.: Digital Concrete: A Review. Cement and Concrete Research 2019; 123: 105780. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.105780.
• [4] Kristombu Baduge S., Navaratnam S., Abu-Zidan Y., McCormack T., Nguyen K., Mendis P. et al.: Improving performance of additive manufactured (3D printed) concrete: A review on material mix design, processing, interlayer bonding, and reinforcing methods. Structures 2021;29(3): 1597-609. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2020.12.061.
• [5] Cuevas K., Chougan M., Martin F., Ghaffar S.H., Stephan D., Sikora P.: 3D printable lightweight cementitious composites with incorporated waste glass aggregates and expanded microspheres - Rheological, thermal and mechanical properties. Journal of Building Engineering 2021;44:102718. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.102718.
• [6] Skibicki S., Jakubowska P., Kaszyńska M., Sibera D., Cendrowski K., Hoffmann M.: Early-Age Mechanical Properties of 3D-Printed Mortar with Spent Garnet. Materials (Basel) 2021; 15(1). https://doi.org/10.3390/ma15010100.
• [7] Secrieru E., Fataei S., Schröfl C., Mechtcherine V.: Study on concrete pumpability combining different laboratory tools and linkage to rheology. Construction and Building Materials 2017;144:451-61. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.03.199.
• [8] Perrot A., Rangeard D., Pierre A.: Structural built-up of cement-based materials used for 3D-printing extrusion techniques. Mater Struct 2016;49(4):1213-20. https://doi.org/10.1617/s11527-015-0571-0.
• [9] Casagrande L., Esposito L., Menna C., Asprone D., Auricchio F.: Effect of testing procedures on buildability properties of 3D-printable concrete. Construction and Building Materials 2020;245:118286. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118286.
• [10] Wolfs R., Bos F.P., Salet T.: Triaxial compression testing on early age concrete for numerical analysis of 3D concrete printing. Cement and Concrete Composites 2019;104:103344. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2019.103344.
• [11] Feng P., Meng X., Chen J-F., Ye L.: Mechanical properties of structures 3D printed with cementitious powders. Construction and Building Materials 2015;93:486-97. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.05.132.
• [12] van den Heever M., Bester F., Kruger J., van Zijl G.: Mechanical characterisation for numerical simulation of extrusion-based 3D concrete printing. Journal of Building Engineering 2021; 44(4): 102944. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.102944.
• [13] Wu Y.-C., Yang Q., Kong X., Zhi P., Xiao J.: Uncertainty quantification for the representative volume element of geometrically monoclinic 3D printed concrete. International Journal of Solids and Structures 2021;226-227(2): 111102. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2021.111102.
• [14] Matta A.K., Raju D.R., Suman K.: The Integration of CAD/CAM and Rapid Prototyping in Product Development: A Review. Materials Today: Proceedings 2015;2(4-5):3438-45. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2015.07.319.
• [15] Skibicki S., Kaszyńska M., Federowicz K., Techman M., Zieliński A., Olczyk N. i in.: Druk 3D kompozytów betonowych metodą przyrostową - doświadczenia zespołu szczecińskiego. "Inżynieria i Budownictwo" 2021; 77(7):328-33.
• [16] Wangler T., Lloret E., Reiter L., Hack N., Gramazio F., Kohler M. et al.: Digital Concrete: Opportunities and Challenges. RILEM Letters 2016;1 :67-75.
• [17] Kazemian A., Yuan X., Cochran E., Khoshnevis B.: Cementitious materials for construction-scale 3D printing: Laboratory testing of fresh printing mixture. Construction and Building Materials 2017; 145:639-47. https:/Idoi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.04.015.
• [18] Le T.T., Austin S.A., Lim S., Buswell R.A., Gibb A.G.F., Thorpe T.: Mix design and fresh properties for high-performance. Materials and Structures 2012;45:1221-32.
• [19] Le T.T., Austin S.A., Lim S., Buswell R.A., Law R., Gibb A. et al.: Hardened properties of high-performance printing concrete. Cement and Concrete Research 2012;42(3):558-66. https://Idoi.org/10.1016/j.cemconres.2011.12.003.
• [20] Kazemian A., Yuan X., Davtalab O., Khoshnevis B.: Computer vision for real-time extrusion quality monitoring and control in robotic construction. Automation in Construction 2019;101 :92-8. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2019.01.022.
• [21] Kaszyńska M., Hoffmann M., Skibicki S., Zieliński A., Techman M., Olczyk N. i in.: Evaluation of suitability for 3D printing of high performance concretes. MATEC Web Conf. 2018;163:1002. https://doi.org/10.1051/matecconf/201816301002.
• [22] Kaszyńska M., Skibicki S., Hoffmann M.: 3D Concrete Printing for Sustainable Construction. Energies 2020;13(23):6351. https://doi.org/10.3390/en13236351.
• [23] PN-EN 12350-2:2011. Badania mieszanki betonowej. Część 2: Badanie konsystencji metodą opadu stożka.
• [24] Tay Y.W.D., Qian Y., Tan M.J.: Printability region for 3D concrete printing using slump and slump flow test. Composites Part B: Engineering 2019; 174: 106968. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.106968.
• [25] Ding L., Goshtasby A.: On the Canny edge detector. Pattern Recognition 2001;34(3):721-5. https://doi.org/10.1016/S0031-3203(00)00023-6.
• [26] EN 1015-3:2000. Methods of test for mortar for masonry - part 3: determination of consistence of fresh mortar (by flow table).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).