Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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

Kuys B., Gutowski M., Li S., Gutowski V. S., Cerra A.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2016

|

Vol. 40, nr 3

5--28

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.

2

Multifunctional interphases for polymeric engineering products and smart devices

Gutowski V. S., Toikka G., Liu M. S., Li S.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2015

|

Vol. 39, nr 1

5--15

EN

The ability to control interactions between polymeric substrate and single molecules including successful placement of molecules in desired location at technologically useful conformation and spatial architecture provides a platform for designing functional surfaces for high-tech engineered products and smart devices. Subsequent ability to control interactions between arrays of immobilized molecules in the form of molecular brushes and interacting materials such as fluids, solids or bioactive materials such as cells and tissues facilitates the control of adhesion and fracture properties of interfaces for structurally bonded or coated materials or enables control of other properties such as surface conductivity of flexible films, fibres and fabrics for electronic or energy harvesting applications, live cells propagation in biomedical sensors or devices and for restorative medicine applications. This paper discusses theoretical and practical aspects of surface grafted molecular brushes at controlled surface density, spatial geometry and chemical functionality which facilitate more than 1000-fold strength increase of bonded assemblies in comparison with unmodified substrates to the point of achieving 100% cohesive fracture of substrates or adhesives, as detailed in our earlier publications. The same molecules exhibiting an in-built electron conductivity facilitate achieving a 108-fold increase in polymer surface conductivity.

PL

Analiza oddziaływania podłoża polimerowego i pojedynczych cząsteczek dotyczy ich rozmieszczenia dla ustalonego położenia w celu uzyskania korzystnej technologicznie konfiguracji. Stanowi ona podstawę do projektowania struktury geometrycznej powierzchni zaawansowanych technologicznie wyrobów i urządzeń inteligentnych. Określenie stopnia wzajemnego oddziaływania pomiędzy układami cząsteczek w postaci „szczotek molekularnych” – substancjami w stanie ciekłym i stałym lub materiałami bioaktywnymi, m.in. komórkami i tkankami, umożliwia kontrolę przylegania i pękania materiałów połączonych. Także kontrolę innych właściwości m.in. przewodnictwa powierzchniowego wytworzonych warstw lub włókien oraz rozprzestrzeniania się komórek w czujnikach i urządzeniach biomedycznych. W pracy przedstawiono teoretyczne i praktyczne zagadnienia z obszaru „szczotek molekularnych”. Uwzględniono kontrolę ich gęstości powierzchniowej, geometrii i właściwości chemicznych. Umożliwi to zwiększenie wytrzymałości łącznych elementów ponad 1000-krotnie w porównaniu z podłożem niemodyfikowanym. Zapewni także pękanie kohezyjne podłoża lub warstwy klejów.

3

Theoretical and technological aspects of surface engineering for adhesion enhancement of polymers and composites

Gutowski V. S., Li S.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2014

|

Vol. 38, nr 4

5--21

EN

Polymers and lightweight composites rapidly replace metals in high-tech engineering applications in automotive, aerospace, shipbuilding, civil and other engineering applications. Due to chemical inertness, hydrophobicity, surface contamination and migrating functional and processing additives, most polymers require surface modification to ascertain high strength and reliability of bonded products. In structural bonding, the key objective is creation of permanent bond between bonded elements. The overarching aim is creating such strong adhesion forces between bonded material and adhesive that the bond becomes unbreakable and the adhesive or substrate become the weakest element of the structure, thus enabling application of verifiable engineering design principles ascertaining reliable performance of structures throughout entire service life under the influence of all static, dynamic and environmental loads and impacts. Theoretical and engineering aspects of the problem, including criteria for attaining such bond properties, including experimental data, are comprehensively discussed in this paper. Examples of industrial applications of the technology are provided.

PL

W wielu gałęziach techniki, m.in. lotnictwie, okrętownictwie i budownictwie, zwiększa się ciągle zastosowanie polimerów i kompozytów lekkich. Wykonanie z polimerów wyrobów złożonych często wymaga klejenia. Polimery są zwykle obojętne chemicznie, natomiast elementy wykonane z polimerów mają zanieczyszczoną powierzchnię i zawierają różne mikrododatki. Stąd niezbędna jest modyfikacja ich powierzchni w celu zapewnienia odpowiedniej wytrzymałości łączonych elementów. Podstawowym zagadnieniem jest zapewnienie trwałego połączenia pomiędzy składowymi elementami. Konieczne jest wytworzenie określonej siły adhezji pomiędzy warstwami kleju i materiałem – polimerami. Dla zapewnienia nierozrywalności połączenia przyjmuje się, że klej lub materiał stanowią najsłabsze elementy konstrukcji. Umożliwi to zachowanie odpowiednich właściwości użytkowych klejonych elementów w warunkach oddziaływania obciążeń statycznych i dynamicznych. W pracy przedstawiono rozważania teoretyczne i praktyczne dotyczące tego zagadnienia. Przedstawiono kryteria oceny wytworzonych połączeń, dane doświadczalne oraz przykłady ich zastosowania w przemyśle.