Per què UHPC està entrant al disseny de maquinària
El formigó d'ultra-alt rendiment, conegut comunament com a UHPC, s'està considerant cada cop més per a estructures industrials que requereixen una gran resistència a la compressió, durabilitat, rigidesa i deformació controlada. A diferència del formigó convencional, l'UHPC normalment utilitza una matriu densa de ciment, àrids fins, un contingut d'aigua controlat amb cura i,-depenent de la formulació-acer o fibres sintètiques.
El seu ús en maquinària no consisteix en substituir tots els components metàl·lics o de granit. UHPC és més valuós quan els dissenyadors necessiten una estructura gran, estable i duradora amb una bona eficiència de massa, control de vibracions o resistència a condicions ambientals exigents.
El rendiment final depèn del disseny de la barreja, el curat, el reforç, les interfícies incrustades i els mètodes de control-dimensionals. Per a la maquinària de precisió, l'UHPC s'ha de tractar com un material estructural dissenyat en lloc d'un simple substitut de formigó.
1. Bases de màquines i llits estructurals
Una de les aplicacions més pràctiques de l'UHPC és la base de la màquina. Grans centres de mecanitzat, rectificadores,sistemes de mesura, i els-equips especials sovint requereixen una base que pugui suportar càrregues concentrades sense una deformació excessiva.
Es pot dissenyar una base de màquina UHPC amb cavitats internes, butxaques de muntatge, canals de cable, reforç i interfícies d'acer incrustades. Això permet optimitzar l'estructura al voltant de la disposició de la màquina en lloc de limitar-se a un simple bloc rectangular.
UHPC també pot proporcionar massa i rigidesa substancials en un disseny relativament compacte. Aquestes característiques són útils per a equips exposats a forces de tall, acceleracions repetides o moviment de peces pesades.
Les superfícies de referència de treball poden encara necessitar-insercions de metall, ceràmica o granit mecanitzats amb precisió. En el nostre treball pràctic amb estructures de precisió UHPC i components de granit, tractem el material base i la superfície de referència com a decisions d'enginyeria separades. UHPC pot proporcionar el cos estructural, mentre que les insercions de granit o metàl·liques proporcionen la interfície de metrologia final.
2. Fonaments de control-de vibracions
La vibració afecta la precisió del mecanitzat, l'acabat superficial, la repetibilitat de la inspecció i la vida útil dels equips sensibles. Les fonts poden incloure la rotació de l'eix, motors lineals, bombes, màquines veïnes, moviment d'edificis i trànsit de vehicles.
Els fonaments dels equips UHPC poden ajudar a gestionar la vibració mitjançant una combinació de massa, rigidesa i amortiment del material. Un fonament dissenyat correctament pot reduir la transmissió de determinades pertorbacions i proporcionar una condició de suport més estable per a la màquina.
El disseny de la base s'ha d'avaluar com un sistema dinàmic complet. L'UHPC per si sol no pot corregir un mal aïllament, sòls febles, disposicions d'ancoratge inadequades o ressonància estructural. Els enginyers han de tenir en compte la freqüència de funcionament de l'equip, els punts de suport, els aïllants, la geometria de la base i la rigidesa de la connexió.
Per a equips d'alta-precisió, les proves de vibració després de la instal·lació poden ser valuoses. Les mesures realitzades en condicions de funcionament sovint revelen problemes que no són visibles en els càlculs estàtics.
3. Suports d'automatització de semiconductors i precisió
Els sistemes de producció i inspecció de semiconductors requereixen suport estable per a mòduls òptics, conjunts de manipulació d'hòsties-, etapes lineals, sensors i sistemes de posicionament. Aquests sistemes també poden funcionar en entorns controlats on la corrosió, les partícules i la deriva dimensional-a llarg termini són preocupants.
UHPC es pot utilitzar per a marcs de suport d'equips, sòcols estructurals i subestructures personalitzades. La seva densa matriu pot proporcionar una base duradora per a les funcions de muntatge integrades. Quan estigui ben acabat i segellat, també pot ser adequat per a entorns industrials controlats, subjecte als requisits de la sala neta i de desgasificació del client.
Per als equips de semiconductors, el problema més important sovint és la precisió de la interfície. Els forats de muntatge, les dades de referència, les plaques incrustades i les superfícies d'alineació s'han d'inspeccionar acuradament. Les estructures UHPC es poden combinar amb components de granit de precisió, ceràmica o metall mecanitzat per crear un conjunt híbrid que equilibri la força, l'amortiment, el comportament tèrmic i el rendiment de la mesura.
4. Estructures de pòrtic, pont i automatització
Els sistemes d'automatització moderns utilitzen sovint eixos de llarg recorregut, pòrtics, mòduls robòtics i ponts d'inspecció. Aquestes estructures han de romandre prou rígides alhora que limiten la deflexió no desitjada durant l'acceleració i el posicionament.
UHPC es pot formar en grans membres estructurals amb reforç personalitzat i punts de connexió incrustats. Les aplicacions poden incloure bigues de pòrtic, columnes de màquines, bases de robots, suports de sistemes de transferència-i grans marcs d'inspecció.
El benefici del disseny és més gran quan l'estructura es produeix prop de la seva geometria final. Els dissenyadors poden integrar passos de servei, zones de muntatge i reforç en el concepte de fosa. Això pot reduir el nombre de peces fabricades per separat i simplificar el muntatge.
UHPC no és automàticament l'opció més lleugera. Per als eixos mòbils, la massa pot augmentar els requisits del motor i de les guies. Per tant, sol ser més adequat per a estructures estacionàries o membres mòbils optimitzats amb cura que per a cada component robòtic.
5. Equips exposats-pesats i corrosió-
UHPC també és rellevant per a la maquinària utilitzada en entorns industrials durs. Les premses pesades, els bancs de prova, els equips de foneria, els sistemes de processament-químics i la maquinària exterior poden exposar els components estructurals a la humitat, l'abrasió, els productes químics o l'impacte repetit.
La seva estructura densa i de baixa-permeabilitat pot proporcionar una durabilitat útil quan la barreja, el procés de curat, el tractament de la superfície i el disseny de les juntes es controlen correctament. Els fonaments d'equips UHPC poden reduir la necessitat de reparacions estructurals freqüents, especialment quan el formigó convencional seria vulnerable a les esquerdes o al deteriorament de la superfície.
La compatibilitat mediambiental encara requereix verificació. La resistència química varia amb la formulació i les condicions d'exposició. Els ancoratges, insercions, segells i juntes poden tenir un comportament a la corrosió diferent del propi UHPC, per la qual cosa s'ha d'avaluar tot el conjunt.
Consideracions de disseny i qualitat
Les aplicacions exitoses de maquinària UHPC depenen de més que la resistència a la compressió. Els compradors i els gestors de qualitat haurien de revisar:
Toleràncies dimensionals després de curat i condicionament tèrmic.
Disposició de reforç i distribució de fibra.
Ubicació de la inserció, ancoratge i transferència de càrrega.
Planitud superficial i mètode utilitzat per aconseguir-ho.
Requisits d'humitat, productes químics, sala blanca i temperatura.
Registres d'inspecció i traçabilitat de calibratge.
Procediments de transport, aixecament i instal·lació.
A UNPARALLELED®, les nostres solucions de precisió inclouen estructures UHPC juntament amb components de granit, ceràmica, metall, vidre i{0}}mineral. Aquest enfocament multi-material reflecteix una realitat pràctica: la maquinària moderna poques vegades depèn d'un sol material.
L'UHPC és més eficaç quan les seves forces-massa, durabilitat, rigidesa i flexibilitat de disseny-es combinen amb interfícies de precisió adequades i es verifiquen mitjançant un mesurament disciplinat. Usat d'aquesta manera, pot proporcionar una plataforma estructural fiable per a maquinària exigent sense presentar-se com un substitut universal d'acer, granit o ceràmica.