Gyors prototípus gyártás (Rapid Prototyping, RPT)

Átírás

1 Gyors prototípus gyártás (Rapid Prototyping, RPT)

2 Konkurens (szimultán) tervezés: Alapötlet Részletterv Vázlat Prototípus Előzetes prototípus Bevizsgálás A prototípus készítés indoka: - formai kialakítás ellenőrzése - funkció vizsgálat - előzetes gyártás (szerszám)

3 A gyors minta vagy prototípus készítés: olyan új gyártási technológiák, amelyek az alkatrészeket (modell, prototípus) a számítógépes modell alapján, rétegenként építik fel a 3D-s CAD modellek prototípussá transzformálása A RP módszerek sajátosságai: elsődleges alaklétrehozást jelentenek, a testet egy CAD modell szeletelését követően rétegenként építik fel automatizáltak, gyors átfutási időt tesznek lehetővé, nincs szükség szerszámra, minden darab önálló.

4 Cél: gyors mintadarab készítés gyors munkadarab készítés gyors gyártószerszám készítés Alapanyagok: folyékony monomerek: porok, őrlemények szilárd fóliák A legelterjedtebb gyors prototípus gyártási módszerek: Sztereolitográfia (SLA, foto-polimerizáció) Lézer szinterelés (Selective Laser Sintering, SLS) Lemezelt anyagfelépítés (Laminated Object Manufacturing, LOM) Huzalfelkrakás (Fused Deposition Modelling, FDM ; 3D Plotting,) Por ragasztás (DSP Direct Shell Production,Droplet Deposition) 3D-s nyomtatás (3D Printing)

5 Az alkalmazott módszerek csoportosítása anyagok szerint:

6 Az alkalmazott módszerek csoportosítása alakadás szerint:

7 Előkészítés: szilárd test modell geometriai (CAD) modell felületi hálógenerálás rétegképzés

8 CAD modell Mechanikai modell Formaterv Késztermék Funkcionális modell

9 Sztereolitográfia (SLA): Foto-polimerizáció lehúzó kés tartók pásztázó fej lézer - fény (UV) hatására polimerizálódó folyadék - - lézer sugárral pásztázva, rétegenként megvilágítva - részbeni polimerizálódás, majd utólagos UV kikeményítés polimerizálódó folyadék asztal

10

11 Jellemzők: Rétegvastagság: mm A vékonyabb rétegek jobb felbontást biztosítanak, következésképpen bonyolultabb formák gyárthatók Nagy felbontásnál jelentősen nő a gyártási idő Alapanyag: folyékony monomer ( A polimerizáció a lézerrel előállított UV fény hatására történik Pásztázási sebesség: ~ 500 to 2500 mm/s

12 Egy réteg előállításához szükséges idő: T Ahol: T i = i réteg ideje; A i = réteg terület i A i vd T d v = átlagos pásztázási idő D = a lézernyaláb átmérője T d = újrapozícionálási idő A teljes modell előállítási ideje: i n i T c T i 1

13

14

15 Selective Laser Sintering (SLS): Lézer szinterelés Lézer sugárforrás Sugárnyaláb mozgató tükör Porterítő henger Munkatér Portartály Süllyeszthető alaplap A letapogató lézer sugár energiája speciális fémpor rétegenkénti megolvasztásával (szinterezés) építi fel a munka-darabot.

16 Selective Laser Sintering (SLS): Lézer szinterelés

17

18

19 Jellemzők: Rétegvastagság:0.04 mm CO2 Lézer, kb W Alapanyag: polikarbonátok, nylon, üvegszálas nylon, fém és kerámia por

20

21

22

23 Laminated Object Manufacturing (LOM): Lemezelt/rétegelt anyagfelépítés:

24

25

26

27 Fused Deposition Modelling (3D Plotting, FDM): Huzalfelrakásos módszer:

28

29

30 3D-s nyomtatás:

31

32 3D-s nyomtatás:

33

34

35

36

37 Alkalmazási terület Formatervezés: 1. Formatervezés 2. Műszaki tervezés és elemzés 3. Szerszámtervezés, gyártás A 3D-s terv elkészítése rövid idő alatt Előnyök: Lerövidült prototípus gyártás Az alkatrészek geometriájának vizualizálása A tervezési hibák korai kiszűrése A tömeg és geometriai jellemzők gyors kiszámítása

38 Műszaki tervezés és elemzés Az alkatrészek modelljei lehetővé teszik bizonyos elemzések és tervezési korrekciók végrehajtását Különböző alakú és stílusú alkatrészek esztétikai megjelenése Vizsgálatok végzése (szélcsatorna) Szilárdsági vizsgálatok Szerszám tervezéshez és gyártáselőkészítéshez elő-alkatrészek készítése

39 Szerszám tervezés Gyártás Gyors szerszámgyártás (rapid tool making (RTM)) Két lehetőség : 1. Közvetett módszer (sablonok) 2. Közvetlen módszer (öntőminta) Kis műanyag sorozatok Szerelés nélküli bonyolult formák Egyedi méretű alkatrészek (implantátumok)

40 Hátrányok: Méretpontosság: Lépcsős felület ferde síkoknál Zsugorodás és deformáció fellépése Korlátozott rendelkezésre álló alapanyagok A mechanikai jellemzők a mindenkori felhasznált anyagok jellemzőiből következnek