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Modelado, Análisis y Comparación del Consumo de Energía de Robots para la Tecnología de Impresión de Concreto en Tres Dimensiones

Autores: Kajzr, Daniel; Myslivec, Tomá; ernohorský, Josef

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Modelado, Análisis y Comparación del Consumo de Energía de Robots para la Tecnología de Impresión de Concreto en Tres Dimensiones


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Eficiencia energética
Robots de impresión
Evaluación de sostenibilidad
Consumo de energía
Impresión 3D
Concreto

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 29

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La tecnología utilizada para la impresión 3D de edificios a partir de concreto es actualmente un tema muy relevante y en desarrollo, y parece ser especialmente ventajosa en términos de producción sostenible. Un aspecto importante de la evaluación de la sostenibilidad es la eficiencia energética de los robots de impresión. Los robots de impresión consumen una cantidad significativa de energía al imprimir. Es importante analizar esta energía a fondo y poder predecirla para optimizar el movimiento y control de los robots de impresión y reducir el consumo energético. En ese artículo, analizamos en detalle el consumo de energía de los robots de impresión, que aún no ha sido investigado a fondo en el contexto de las aplicaciones de impresión 3D en la construcción. Presentamos una metodología para desarrollar un modelo de consumo de energía para un robot de impresión, específicamente desarrollado y optimizado para esta tecnología. Nuestra metodología incorpora un enfoque innovador para determinar mapas de eficiencia reducida, permitiendo la inclusión de parámetros de eficiencia de accionamiento difíciles de medir en el modelo. Esto resulta en un modelo integral del consumo de energía del robot de impresión, reflejando sus características operativas en un entorno del mundo real. Se utiliza un sistema de control abierto del robot de impresión para la medición de cantidades de energía, y se introducen herramientas de software especialmente desarrolladas. También presentamos la primera comparación directa del consumo de energía de diferentes robots de impresión al seguir una trayectoria de impresión uniforme. La comparación se realiza en base a la metodología presentada para obtener y comparar datos energéticos reales de lugares de trabajo con robots de impresión. La metodología combina datos medidos con simulaciones de energía de ABB RobotStudio, permitiendo comparaciones energéticas entre robots industriales articulados y robots de impresión reales, incluyendo el ABB IRB4600, el robot de impresión de pórtico y el robot de impresión. Los experimentos demuestran claramente que la estructura cinemática de los robots de impresión afecta significativamente su consumo de energía en la impresión 3D de concreto. Basándonos en las metodologías y análisis realizados, identificamos aspectos clave del consumo de energía de los robots de impresión en la tecnología de Impresión 3D en Construcción o Impresión 3D de Concreto (3DCP). Al hacerlo, aportamos una nueva perspectiva y proporcionamos una base para futuras investigaciones y desarrollos en esta área previamente poco estudiada.

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