Készségfejlesztő technikák

Átírás

1 Összeállította: Előadásvázlat 1 Fólia Készült a Nemzeti Fejlesztési Terv Operatív Programja keretében

2 MODELLEZÉS Előadásvázlat Összeállította: 1 Fólia

3 Modellezés Modellt évezredek óta készítenek az emberek. A korai modellek egyike a Mezopotámiában fellelt Kr. e körül készített ezüst hajómodell. 2 Fólia

4 Modellezés Kr. u. kb. 120-ból származik egy korai mechanikai modell, egy gőzzel forgatott gömb. James Watt 1736-ban mutatott be egy gőzgép modellt, James Mudrock valamivel később gőzmozdony modellt készített. A feltalálók, hogy elképzelésük megvalósításához pénzt gyűjtsenek, modelleket készítettek. 3 Fólia

5 Ipari jellegű modellgyártás A XX. szd. kezdetén jelentek meg a játékként használt modellek, melyek kezdetben elnagyol darabok voltak. Az első modellgyárat a Citroen hozta létre, modelljeik 1:11 méretarányban készültek. A II. világháborút követően a modellkészítés nagyüzemi tevékenységgé vált, amit a fémek és a műanyagok öntési technológiájának tökéletesedése napjainkig gazdagít. Kialakultak az általánosan elfogadott méretarányok: 1:32, 1:48, 1:72, 1:100, stb., az autóknál 1:12, 1:24, 1:32, stb. 4 Fólia

6 A modell hasznosítása A gazdaság szereplői a termékfejlesztés egyes fázisaiban szándékaik, képességeik és lehetőségeik bemutatására vagy a felhasználók észrevételeinek megismerésére modelleket használnak. Modellt használ a repülőgép- és autógyártás-, a hajóipar, a hadi- és gépipar, az építészet, a bútorgyártás, az ipari formatervezők, a reklámés szórakoztatóipar, az oktatás. 5 Fólia

7 Karosszériatervezés A korszerű autókarosszéria tervezés kezdete Harley Earl ( ) munkásságához köthető. A karosszéria tervezéssel apja Los Angeles-i gyárában ismerkedett meg, ahol kidolgozta a modellkészítés új technikáját. Korábban a modellek anyaga a nehezen megmunkálható gipsz volt, Harley Earl a modellkészítéshez a könnyebben alakítható agyagot választotta. 6 Fólia

8 Karosszériatervezés LaSalle. A gépkocsit Harley Earl tervei alapján 1927-től gyártotta a GM 7 Fólia

9 Karosszériatervezés A gépkocsi gyártók kicsinyített és valódi nagyságú modelleket egyaránt használnak. Az első formatervek rendszerint a jól formálható agyagból készülnek. Kicsinyített modellek segítségével vizsgálják pl. szélcsatornákban a jármű körüli légáramlást. A szélcsatorna vizsgálatok során a jármű úttesthez viszonyított mozgását futó padlózattal valósítják meg. 8 Fólia

10 Oktatás, tanítás A látás nagy szerepet tölt be a megismerésben. A megismerés a tanítás során szervezett formában történik, az oktatáshoz használt modellek többsége a feladatra szakosodott vállalkozás terméke. 9 Fólia

11 Oktatás, tanítás Oktatáshoz használt modell a XX. elején és száz évvel később 10 Fólia

12 Reklámipar A modell lehetővé teszi a nagyméretű darabok korlátozott nagyságú térben történő bemutatását. A modell bemutatja a termék értékeit és kihasználja a három dimenziós darabnak a két dimenziós ábrával szembeni előnyeit. A modell megfogható, megtapintható. 11 Fólia

13 Hobby, játék, szórakozás A játék leköti figyelmünket, kikapcsolódást nyújt, szórakoztat. Johan Huizinga holland művelődéstörténész szerint az ember homo ludens (játszó ember), eredendően szeret játszani. Ebből a játékigényből vezethető le a modell építők és gyűjtők többségének hobbyja, kedvenc időtöltése. 12 Fólia

14 Modelltípusok A felhasználási területtől függetlenül többféle modell létezik: Tanulmány modell (Study Models) Bemutató modell (Presentation Models) Mintadarab (Mock-ups) Prototípus (Prototypes) 13 Fólia

15 Tanulmány modell A tanulmány modellt (Study Models) az első benyomások megismerésére szolgál vagy az újabb ötletek felbukkanását segíti. A modell készülhet a könnyen és jól alakítható agyagból, vagy lehet RP modell. A tanulmány modell 3D-s vázlat. A gyorsaság és a friss benyomások megszerzése adja értéküket. 14 Fólia

16 Tanulmány modell Az űrsikló és a szállító rakéta tanulmány modellje. 15 Fólia

17 Bemutató modell Bemutató modellt (Presentation Models) akkor készítenek a termékfejlesztők, amikor már kialakult és kellően dokumentált a megvalósítandó termék. A bemutató modell a megrendelő számára készül, hogy az valós képet kapjon a termékről. A bemutató modellek többsége agyagból készül, a kis és közepes méretű darab RP modell. A bemutató modell felülete a tanulmány modellhez viszonyítva jól kikészített. 16 Fólia

18 Bemutató modell A bemutató modell lehetőség szerint valódi méretben készül. A járművek léptékarányosan kicsinyítettek más esetben (pl. az érme bemutató modellje) nagyítottak. 17 Fólia

19 Mintadarab A mintadarab (Mock-ups) valódi méretben készül. A mintadarab bizonyos vizsgálatok elvégzésére is alkalmas, pl. tanulmányozható a gépkocsi belső tere. Raymond Loewy: Studebaker 18 Fólia

20 Prototípus A prototípus (Prototypes) mérete és anyaga a végleges termékével azonos, eltérés a készítés módjában van. Rajta végzik az utolsó gyártásellenőrzést. 19 Fólia

21 A felhasználható anyagok A modellek anyaga változatos, lényeges, hogy viszonylag könnyen és gyorsan megmunkálható legyen. Modell anyaga Agyag Gipsz Fa Műanyag Fém A felsorolt anyagok kombinációja 20 Fólia

22 AZ AGYAGMODELL Előadásvázlat Összeállította: 21 Fólia

23 Az agyag Az agyagtárgy alapja egy likacsos vagy tömör törési felületű, sárga, vörös vagy fehér színű test, amely meghatározza a tárgy alakját. Ezt alaptestnek, vagy cserépnek nevezzük, mely esetenként fényes, színtelen, vagy színes üvegszerű réteggel, mázzal van bevonva. Egyes tárgyaknál a máz felett, vagy máz alatt festés és díszítés is található. 22 Fólia

24 Az agyag A kerámiakészítés a legrégibb tudatos emberi tevékenységek egyike. Ide tartozik azoknak a tárgyaknak a készítése, melyeknek fő nyersanyaga az agyag. Agyagnak nevezzük az olyan földféleséget, melynek jellemző tulajdonsága, hogy vízzel áztatva képlékeny, vagyis gyúrható, formálható, alakját kiszáradás után is megtartja és kiégetve összetartó, kemény, kőszerű anyag lesz, mely vízzel többé nem áztatható fel. Az agyagtárgyak készítése tehát az agyag formálhatóságán és a tűzben való megkeményedésén alapszik. 23 Fólia

25 Az agyag Az agyag elnevezés a sokféle agyagfajta gyűjtőfogalma. Minden előfordulás más összetételű, az egyes lelőhelyek anyagai nem azonosak a többiével, és eltérő ásványi, fizikai és kémiai tulajdonsággal rendelkeznek. Az agyag különböző ásványok keveréke, azaz agyagos kőzet. Valamennyi agyag fő alkotórésze az agyagásvány, elsősorban a kaolin, kísérő ásványként a keletkezés módja által meghatározott eltérő mennyiségű kvarc, földpát, mész, csillám is található benne. 24 Fólia

26 Az agyag Az agyag mint természetes nyersanyag mindenütt előfordul. Az agyag számunkra akkor értékes, ha nagyobb mennyiségben és azonos tulajdonságokkal, gazdaságosan kinyerhető mennyiségben fordul elő. A hasznosítható agyag-előfordulások így az ún. agyagtelérektől a nagy kiterjedésű és a gépi kitermelést hosszú ideig lehetővé tevő agyagbányákig terjednek. 25 Fólia

27 Az agyag Fazekasagyagok: Képlékeny különösen kézi formázáshoz alkalmazható agyagok. Nagyobb részt színesre égnek és már kevésbé magas hőfokon is jó szilárdságú cserepet adnak. Fehérre égő tűzálló agyagok: A betömörödéshez viszonylag magas hőfokot igénylő agyagok, amelyeket a fazekasműhelyekben elsősorban fehérre égő engobok alapjaként alkalmaznak, amelyekből színtestek és oxidok hozzáadásával színes engobok állíthatóak elő. 26 Fólia

28 Az agyag Színesre égő agyagok: Színesfém-oxidok (elsősorban vas-oxid, titán-oxid, mangán-oxid) által szennyezettek. Ezek az alkotórészek egyben folyósító anyaként a cserépre is kihatnak. A színintenzitás a színezőanyag mennyiségétől a sárgától a világos vörösön át a sötétvörös, barna, majd fekete árnyalatig terjed. Engobagyagok: Természetes színű agyagok tiszta égési színnel. A tapadó képesség szempontjából ügyelni kell az alapcseréppel való összehangolással. 27 Fólia

29 Az agyag Homokos agyagok: erősen homokos, színesre égő agyagok (elsősorban a tégla és cserépipar nyersanyaga). Kevésbé képlékenyek, soványak, de szárításkor és az alacsonyabb hőfokú égetéskor is formatartók. Öntőagyagok: Agyagok, amelyek folyósításához kevés víz szükséges (nem túl zsíros agyagok) és az elektrolitok adagolására érzékenyek, ezzel is csökkentve a feldolgozásukhoz szükséges víz mennyiségét. 28 Fólia

30 Az agyag Márgás agyagok: Magas természetes mésztartalmú (kb. 30%-ig) agyagok. Különösen fajansztermékek készítésére alkalmas jó mázhordó agyagok (hajszálrepedésre kevésbé hajlamosak, a csekély lágyuláspontolvadáspont közötti intervallum miatt a betömörödésig nem égethetők, mert kiolvadási jelenségek is felléphetnek). 29 Fólia

31 Az agyag Betonitagyagok: (betonitok). Önmagukban nem feldolgozhatóak, mert a duzzadási képességük rendkívül nagy és ezzel arányos a deformálódó képességük is. Kis mennyiségben javítják a massza képlékenységét. Kis mennyiség a máziszapba adagolva is előnyös, amennyiben az adagolandó kaolin egy részét betonittal helyettesítjük. Kőedényagyagok: Már közepes hőfoktartományban ( C) tömörre égnek és széles lágyulási intervallumot mutatnak, azaz a teljes betömörödés után a hőfok emelkedése ellenére alaktartók maradnak 30 Fólia

32 Az agyag Mangános agyagok: A természetben magasabb mangán-oxid tartalommal rendelkeznek és feketére égnek. Elsősorban a masszák színének sötétítésére használják. Tűzálló agyagok: Magas hőfokon tömörödnek. Alkalmazásuk elsősorban tűzálló kerámiai termékek gyártásánál kerül sor. 31 Fólia

33 Az agyag Samottos agyagok: Masszák, amelyekbe utólag samottot (10 50%) kevernek. A szemcsemérettől függően finom vagy samottmasszát különböztetünk meg. Képlékeny agyagok: Képlékennyé tételükhöz sok víz szükséges, nagy kötőerővel rendelkeznek, nehezen száradnak, repedésre és deformációra hajlamosak. 32 Fólia

34 Az agyag Sovány agyagok: A képlékeny agyagos összetevőt nagyobb mennyiségű nem plasztikus agyag (legtöbbször homok) helyettesíti. Ellenkező tulajdonságokat mutat, mint a zsíros agyag. Bitumenes agyag: (tűzálló palák) Agyagok, melyek a természetben finom szervas részecskékkel telítettek, nyers állapotban sötét színűek, ennek ellenére égetés után színük tiszta fehér is lehet. 33 Fólia

35 A kaolin A kaolin a keletkezési helyén található mállás termék. El nem mállott ásvány- és kőzettartalma magas. Feldolgozása előtt a kaolint megfelelően elő kell készíteni. A nyers kaolinból legtöbbször nedves mechanikai eljárással kiiszapolják a kerámiailag értékes, finomszemcsés agyagásványokat és ezzel elválasztják a nem képlékeny, durvább szemcsés kísérő anyagoktól. A víztelenítés után többé-kevésbé nedves, iszapolt kaolin marad vissza. 34 Fólia

36 Az agyag formázhatósága Az agyag legsajátosabb tulajdonsága a képlékenység. A kaolinok általában nem olyan képlékenyek, mint a másodlagos fekvőhelyen található agyagok. Ez részben annak tulajdonítható, hogy a kaolin kristályos, pikkelyes részecskékből áll, míg a másodlagos fekvésű agyagok finom apró gömböcskékből állnak, mert az agyagrészecskék a víz általi elhordás során lecsiszolódtak, legömbölyödtek. 35 Fólia

37 Az agyag formázhatósága A jól formálható agyagok sikamlós, zsíros tapintásúak, beáztatáskor sok vizet vesznek fel, ennélfogva száradáskor erősen zsugorodnak. Az ilyeneket kövér agyagoknak, az idegen ásványi anyagokat tartalmazó, rosszabbul formálható és száradás alatt kisebb mértékben zsugorodó agyagokat sovány agyagoknak nevezzük. 36 Fólia

38 Az agyag képlékenysége A vizsgálatok szerint az agyagszubsztanciának két módosulata van, egy kristályos, az ún. kaolinit és egy amorf kolloidális. A sovány kaolinokban főleg az előbbi az uralkodó, míg az erősen képlékeny tűzálló agyagokban sok a kolloid módosulatú agyagszubsztancia (allofanoidok). A képlékenységet nagymértékben elősegítik az agyagban levő organikus kolloidok is (humuszsav). Az agyag képlékenysége mesterségesen hozzákevert kolloidokkal fokozható (pl. dextrin, csersav), hidroxil-ionokkal pedig csökkenthető (pl. szóda, mészvíz). 37 Fólia

39 A képlékenység változtatása A kerámiamasszák általános jellemzője a képlékenység, jóllehet ennek fokozatai eltérőek lehetnek. Ez a nagyon képlékeny masszáktól olyan összetételű masszákig terjed, amelyeknél a képlékenység nagyon kicsi (zsíros masszák és sovány masszák). 38 Fólia

40 A képlékenység változtatása A kövér agyag formáláskor a kézhez és szerszámokhoz tapad, szárításkor és égetéskor görbül, vetemedik és gyakran el is reped, mert minél kövérebb az agyag, annál nagyobb mértékben húzódik össze a szárítás és égetés alkalmával. Az ilyen agyagokat soványítani kell nem képlékeny ásványi anyagok hozzákeverésével. A soványító anyagok célja lehet az is, hogy az agyag tűzállóságát növeljék, vagy csökkentsék. Utóbbi esetben a soványító anyag elősegíti az anyagnak alacsonyabb hőfokon való megkeményedését és tömörödését. 39 Fólia

41 Az agyag nedvességtartalma Az agyag 100 C ö -on elveszti a benne levő nedvességet, de az agyagszubsztanciában levő vegyileg kötött víz csak 575 C ö és 800 C ö közötti hőmérsékleten távozik el. 800 C ö fölött megindul a vegyi folyamat az anyag és az agyagban levő idegen anyagok között és különböző összetételű szilikátok keletkeznek, aminek következtében az agyag megfelelő keménységet nyer. A hőfok emelésével az agyag térfogata fokozatosan kisebbedik, a részecskék közti lyukacsok mindig kisebbek lesznek, végül az agyag megolvad. 40 Fólia

42 A massza előkészítése Az agyag normális, légszáraz állapotban nem képlékeny, de morzsolható és porítható. A részecskék nem kötődnek és merevek. A víz hozza létre az agyagrészecskéknek mozgékonyságát és a kötőerőt. Az agyag-víz kötődésnek létrehozása az előkészítés feladata. 41 Fólia

43 A massza előkészítése A nyersanyag légszáraz állapotban többé- kevésbé porózus, kapillárisokkal átszőtt, ezért gyors vízfelvételére képes. A folyamat annál intenzívebb, minél szárazabb az agyag. A massza előállítása elsősorban abból áll, hogy az agyagot vízzel elegyítjük és kölcsönhatásba hozzuk. Ezt intenzív mechanikai hatás követi, amelynek eredményeként a két komponens a teljes homogenitás eléréséig keveredik. 42 Fólia

44 A massza előkészítése A formázás a képlékeny massza nyomásával történik. A nyomásnak a lágy massza kevésbé áll ellen, mint a szárazabb. Ha a formázásra váró agyagtömb inhomogén, azaz lágyabb és keményebb csomók vannak benne, a formázás nem lehet tökéletes. Arra kell törekedni, hogy massza eloszlása tökéletesen egyenletes (homogén) legyen. 43 Fólia

45 A massza előkészítése A kerámia massza előkészítéséhez kézi vagy gépi ráhatás szükségesek. A kézműves műhelyekben elsődlegesen két jól bevált módszer jöhet szóba: az áztatás és az iszapolás. 44 Fólia

46 A massza előkészítése Az áztatás Ennél az egyszerű és olcsó eljárásnál a légszáraz, felaprított agyagot edénybe tesszük és vízzel felöntjük. A vízmennyiség annyi legyen, ami megfelelően formázható agyagmasszát eredményez. Ezt kísérlettel állapítjuk meg. Erre nincs általános szabály, mert az egyes alapanyagok vízigénye nagyon eltérő. Az agyag a vizet addig szívja fel, míg a teljes anyagmennyiség átitatódik, a szárazfészkek megszűnnek és beáll az ún. telítettség. Az áztatás részeként az agyagot kézzel vagy géppel alaposan át kell dolgozni. 45 Fólia

47 A massza előkészítése Iszapoláskor agyaghoz vizet adagolunk, hogy hígfolyós agyagiszap keletkezzen. A masszát intenzíven keverjük, szükség esetén folyósságát víz hozzáadásával javítjuk, majd a masszát szita segítségével leszűrjük. A szűrés előnye, hogy eltávolítja a nemkívánatos szilárd részeket és szennyeződéseket. Az iszapolás végén a masszából el kell távolítani a fölösleges vizet, ami pl. gipsz lapok vagy gipsz formák segítségével történhet. Az iszapolást követően a masszát pihentetni kell. 46 Fólia

48 A massza tárolása Az előkészített masszákat bizonyos ideig tárolni, érlelni kell, mert ez alatt javul a massza formázhatósága. A massza képlékenyebb, hajlékonyabb lesz. A szakember ezt érlelésnek nevezi. Érlelésre párás, sötét pincék, betonozott és jól zárható tárolók alkalmasak. Kisebb mennyiségű agyagot a kiszáradás veszélye nélkül tárolhatunk hűvös helyen, zárt műanyag zsákban. Képlékeny állapotban tartható hosszú időn keresztül a fóliával letakart massza. 47 Fólia

49 Agyaglapok készítése A massza kézi formázásnál gipszformákra való öntéssel vagy lap alakban használható. Lapok készítése. Az előkészített masszát nem túl lágy állapotban ráhagyva a kívánt lapvastagságra és nagyságra, alátéthez ütögetjük. Az ütögetésének igen erőteljesen kell lenni, hogy a agyagtömb teljes keresztmetszetében tömörödjön.. Az esetleges légzárványok és gyűrődések rontják az alakíthatóságot. Az alátét egyenletes legyen, legcélszerűbbek a gipsz- vagy márványlapok. 48 Fólia

50 Agyaglapok készítése Több lap tuskóból szeleteléssel, egymásra helyezett lécpárok és vágóhuzal segítségével készíthető. A vágott felületet minden vágás után jól ki kell simítani. 49 Fólia

51 A kézi formázás szabályai Akinek agyag kerül a kezébe, önkéntelenül is gyúrni, nyomkodni kezdi a képlékeny anyagot, először az alakítás különösebb szándéka nélkül, egyszerűen afölötti örömében, hogy az agyag olyan engedelmesen követi kezének akaratát, és változatlanul megőrzi az adott formáját. Az a hajlam, hogy a képlékeny agyaggal foglalkozzunk, ösztönös tevékenység, ami embert szolgáló tárgyak és mesterségek kialakulásához vezetett. 50 Fólia

52 A kézi formázás szabályai A masszát alaposan elő kell készíteni. Amennyiben a massza túlságosan lágy, az agyag ráragad a formázó kézére, ami megnehezíti a megmunkálást. A massza állagának olyannak kell lennie, hogy megmunkálás közben ne ragadjon az ujjakra. Nem lehet túl száraz, mert ilyenkor a massza nem képlékeny és rosszul alakítható. 51 Fólia

53 A kézi formázás szabályai Ha agyagmassza csomókat helyezünk egymás mellé, az illeszkedő helyeket jól meg kell nedvesíteni, kézzel alaposan össze kell nyomni és keverni, nehogy száradáskor szétváljanak az illesztések. 52 Fólia

54 A kézi formázás szabályai A formázás eredménye az alkotón és mindenek előtt a kezén múlik; a massza követi a formázó elképzelését, hangulatát, de tekintettel kell lenni az agyag alakíthatóságára is. Nem léphet át a formázó statikai határokat, ügyelnie kell a szilárdságra, nem dolgozhat túl vékony vagy túl vastag fallal. A cél az egyenletes, jó kivitelű arányos darab. 53 Fólia

55 A kézi formázás szabályai A nagyobb modellek szakaszosan készülnek. Az alsó résznek egy kicsit száradni kell, hogy a munka folytatható legyen, nehogy összenyomódjon az alsó rész az újonnan felrakott réteg hatására. A munkadarabot szobahőmérsékleten pihentetjük. Mivel a darab mindig a felső peremes részeknél szárad a leggyorsabban, ezek száradását pl. fóliás takarással mérsékeljük. A száradási idő csökkentése érdekében célszerű több munkadarabot munkába vennünk. 54 Fólia

56 A modellkészítés technikája A modellkészítés technikája a szabad kézi formázáson alapul, egyszerű segédeszközök, mint pl. simító-fák, huzalhurok alkalmazásával. A modell nagyságának megfelelően választjuk meg a tömör vagy az üreges felépítést, illetve utólagosan üregeljük ki a nagyobb, tömör darabokat. A kisebb darabokat teljesen tömörre formázhatjuk különösen ha a masszát megfelelően soványítottuk. 55 Fólia

57 A modellkészítés technikája A nagyobb modelleket, vagy vastagabb részeket indulásnál üregesre célszerű készíteni. A vastag részeket utólag szét kell vágni, ki kell vájni és ismét össze kell illeszteni. A daraboláshoz a megformázott tárgyat huzallal átvágjuk, huzalhurokkal, vagy kanállal a megfelelő falvastagságúra üregeljük, majd a vágási felületek mentén összeragasztjuk. 56 Fólia

58 A modellkészítés technikája A ragasztáshoz a vágott felületet egyenetlenné tesszük, megnedvesítjük, agyagiszapot viszünk az illesztő felületekre, majd a részeket erősen összenyomjuk. Ügyelni kell, hogy az illesztő felületeken ne keletkezzenek kifelé zárt üregek, mivel a bezárt levegő a szárításnál (vagy az égetés során) szétveti a modellt. Ennek megelőzésére egy kis kivezető nyílást szúrni a modell falába. 57 Fólia

59 A modellkészítés technikája Ha a modell változó falvastagságú, a massza összetételére nagy gondot kell fordítani. Ilyen esetben célszerű a száradásra (és égetésre) kevésbé érzékeny masszát választani. A kövér masszát samottal, vagy más soványító anyaggal kell keverni. Különösen alkalmas erre a célra a könnyen beszerezhető téglaagyag. A téglaagyag kellően sovány a vastag falú darabok előállításához, mivel a belőlük előállított tömör tégláknak is meg kell őrizniük az alakjukat a szárítás és az égetés során. 58 Fólia

60 A modellezés szerszámai A modellezés szerszámai a művelet finomsága szerint csoportosíthatók. Gereblyével alakítja ki a modellező a modell fő részeit. 59 Fólia

61 A modellezés szerszámai A modellező sablonokat készít. A sablonok formája változatos, közülük néhányat a L, M, N, O és P jelű ábra mutat. A sablon a modell 2D-s metszete 60 Fólia

62 A modellezés szerszámai A részletek kialakítása a fő méretek és arányok kialakítása után következik. A finom részleteket, hurokkal, árhoz hasonló vékony és hegyes szerszámokkal lehet kialakítani 61 Fólia

63 SZÁMÍTÓGÉPPEL SEGÍTETT MODELLKÉSZÍTÉS Előadásvázlat Összeállította: 1 Fólia

64 Bevezetés A piaci verseny növekedése, a vevőért folytatott küzdelem a termékfejlesztés átalakulásához vezetett. Az időigényes soros fejlesztést felváltotta a párhuzamos fejlesztés, azt az egyidejű fejlesztés, aminek feltétele az adatokhoz hozzáférés, a csoportok közötti gyors adatáramlás, a célok és az elért eredmények egyértelmű ismerete. Ez utóbbiak meggyőző bemutatását a megfogható mintadarab jelenti. 2 Fólia

65 A hetvenes években megjelenő számítógéppel segített tervező rendszerek jelentős előrelépést eredményeztek a termékfejlesztésben. Lehetőség nyílt a háromdimenziós tervezésre és a képek kétdimenziós megjelenítésére A tárgyi megjelenítés a CNC gépek elterjedésével vélt lehetővé, a mintadarabok készítése ezeken a gépeken azonban szerszámigényes, a gépek drágák, az eljárás költséges. 3 Fólia

66 Alapvető változást eredményezett a prototípuskészítésben az anyaghozzáadás elvén alapuló technológiák megjelenése a hagyományos anyagleválasztáson alapuló eljárások mellett Anyaghozzáadó eljárással a mintadarab rövidebb idő alatt és kisebb költséggel készíthető el, mint anyagleválasztó eljárással 4 Fólia

67 A számítógéppel támogatott és az anyaghozzáadás elvén működő berendezések megjelenése új fogalommal gazdagította a tervezők szótárát; Rapid Prototyping, gyors mintadarab készítés. 5 Fólia

68 A gyors mintadarab készítés jellemzői rövid időn belül elkészíthető a mintadarab, a fejlesztés eredménye megfogható, szemléltethető, a szükséges változtatások gyorsan átvezethetők, a következmények láthatók, a fejlesztés korai szakaszában ellenőrizhető a termék megjelenése, a funkció, az ergonómia, a gyártás, a szerelés stb. szempontjából helyes kialakítás 6 Fólia

69 Elnevezés Rapid Prototyping Technology (RP, Gyors Prototípuskészítő Technológia). Ez a leggyakrabban használt és az eredeti alkalmazási területre utaló megnevezés. Desktop Manufacturing (DM, Gyártás Munkaasztalon). Az elnevezés a CAD munkaállomás melletti alkalmazásra utal. Automated Fabrication (AF, Automatizált Gyártás). A rendszer a CAD munkaállomástól kapott adatok alapján képes a mintadarab legyártására 7 Fólia

70 Tool-less Manufacturing (TLM, Szerszám Nélküli Gyártás). Az eljárás nem igényel hagyományos értelemben vett szerszámot Free-Form Fabrication (FFF, Szabad Formakialakítás). Tetszőleges összetett alakok képezhetők. Rapid Casting (RC, Gyors Öntés). Az eljárás a gyors minta és magkészítéssel az öntés előkészítés idejét drasztikusan csökkenti. Rapid Welding (RW, Gyors Hegesztés) 8 Fólia

71 Az anyaghozzáadás elve Az anyagleválasztó eljárások egy a véglegesnél nagyobb darabból kiindulva a fölösleges részek fokozatos leválasztásával alakítják ki a végleges darabot. Az anyaghozzáadó eljárással a darabok részecskék vagy rétegek egymáshoz adásával alakulnak ki. A gyors prototípuskészítő technika az anyaghozzáadás elvén alapuló eljárások közé tartozik. 9 Fólia

72 Az ipari alkalmazás kezdete Az első kereskedelemben is forgalmazott gyors prototípuskészítő készüléket 1987-ben Detroitban az AUTOFACT kiállításon mutatta be a 3D System Inc. USA. Az eljárás ebben az időben meglehetősen pontatlan volt és a felhasználható anyag kizárólag fotopolimerekre korlátozódott 10 Fólia

73 Az ipari alkalmazás kezdete Napjainkban számos eljárás létezik. A jelentősen javult a pontosság és a gyors prototípuskészítés (RP, Rapid Prototyping) mellett tekintettel a darabok hő-, vegyi- és időtállóságára, szilárdsági jellemzőire megvalósult a gyors gyártás (RM, Rapid Manufacturing), mivel nem hagyományos technológiával végleges darabok gyárthatók 11 Fólia

74 A RP eljárások csoportosítása 1. az alapanyag kiindulási állapota és 2. test létesítésének módja szerint 12 Fólia

75 Csoportosítás a kiinduló anyag alapján A kiinduló anyag: a) szilárd, b) folyékony és c) gáz halmazállapotú alapanyagból 13 Fólia

76 a) Kiindulás szilárd halmazállapotú anyagból α) Kiindulás anyagleválasztó olvasztással. Az olvadékot a kívánt helyre vezetik ahol az megszilárdul (Shape Melting Technology). β) Kiindulás szemcsés anyagból - a szemcsék összekapcsolása olvasztással történik (Selectiv Laser Sintering), - a szemcséket ragasztással kötik össze (3D Printing), - kétkomponensű port egyesítenek. 14 Fólia

77 γ) Kiindulás lemezekből. Az egymást követő rétegeket - összeragasztják, - összehegesztik, vagy - fotopolimerizációval hozzák létre a kapcsolatot 15 Fólia

78 b) Kiindulás folyékony polimerből annak megszilárdításával A folyékony monomer - megvilágítás (Stereolithography, Solid Ground Curing, stb.), vagy -hő hatására (Thermal Polimerization stb.) válik szilárd polimerré 16 Fólia

79 Monomerek A monomerek olyan szerkezeti anyagok, amelyek molekulái (a monomermolekulák) egy vagy több szerkezeti egységet vagy alcsoportot alkotnak, pl. a butadién (H 2 C=CH-CH= H 2 C) A monomerek általában kismolekulájú anyagok, molekuláik polimerizáció, polikondenzáció, poliaddició stb. révén polimerekké stb. kapcsolódhatnak össze. Molekuláik általában erősen reakcióképesek. 17 Fólia

80 c) Kiindulás gáz fázisállapotú alapanyagból A gázmolekulákat lézer segítségével felbontják és a kiváló szilárd halmazállapotú anyagból építik fel a testet. 18 Fólia

81 2 1 / 2 D eljárás A tárgy létrehozható 3D-s térben, vagy az úgynevezett 2 1 / 2 technika alkalmazásával. Az eljárások többsége az utóbbi technikát alkalmazza, vagyis a test 3D-s CAD modelljéből indulnak ki és abból egymással párhuzamos rétegeket hoznak létre. A tárgy egyegy rétege kialakítható egy időben, vagy pontról pontra haladva. A 3D-s technikák a tárgyat teljes terjedelmében egy időben vagy pontról pontra haladva alakítják ki. 19 Fólia

82 3D eljárás A 3D-s technikák a tárgyat teljes terjedelmében egy időben vagy pontról pontra haladva alakítják ki. 20 Fólia

83 Stereolithography (SLA), sztereolitográfia A készülék működése: Az eljárás folyékony kiinduló anyag megszilárdításával építi fel a darabot. Nagy viszkozitású, fényre érzékeny, nem, vagy csak kis mértékben térhálósított monomert ultraviola sugárzásnak kitéve spontán polimerizáció indul meg. A polimerizáció következtében a folyékony monomerből szilárd polimer alakul ki. A darabot vízszintes alapsíkon építik fel a folyékony polimer felszíne alatt. A lézernyaláb először a kontúron halad végig, majd a réteg belsejét berácsozza. A teljes keresztmetszet csak a darab alján és tetején készítik el. 21 Fólia

84 Stereolithography (SLA), sztereolitográfia 22 Fólia

85 Stereolithography (SLA), sztereolitográfia A készülék működése: Miután egy réteg elkészült, egy emelőszerkezet az elkészült részt a következő réteg vastagságának megfelelően lefelé mozgatja. A rétegek a technológiai paraméterek megfelelő kiválasztásával egymáshoz kötődnek. Amint az utolsó réteg is elkészült, a darabban maradó folyékony monomer maradványt kemencében kikeményítik. 23 Fólia

86 Stereolithography (SLA), sztereolitográfia A készülék működése: A rétegek kialakítását He-Cd lézernyaláb végzi. A rétegek magasságának beállítása pedig He-Ne lézerrel történik. A rétegeket mozgó lapát egyengeti. 24 Fólia

87 Stereolithography (SLA), sztereolitográfia Alkalmazási lehetőség: az eljárás vékonyfalú, tagolt, finom részleteket tartalmazó darabok kialakítására használható. Előnyök: az egyik legpontosabb RP eljárás, viszonylag jó felületi minőséget biztosít, finom részletek, tagolt felületek alakíthatók ki, a munkatérben lévő monomermaradvány a következő darab kialakításához felhasználható. 25 Fólia

88 Stereolithography (SLA), sztereolitográfia Hátrányok: a darab zsugorodik és vetemedik, kinyúló részeket meg kell támasztani, a támasztóelemek eltávolítása rontja a felületminőséget, a felhasználható anyagok köre a fotopolimerek körére korlátozódik, az alapanyagok drágák, mérgezőek, elszívó berendezést kell alkalmazni, a kész modellt körültekintően kell tárolni, mivel nedvességnek, vegyszereknek csak korlátozottan áll ellen, hőnek, a kész darab csak nagyon óvatosan munkálható meg, az utókezelés (utókeményítés) időigényes. 26 Fólia

89 SOMOS, Soliform A készülék működése: A készülék az SLA berendezéshez hasonlóan működik. A rendszer argon-ion lézert használ a fotopolimer kikeményítéséhez. A rétegek vastagsága 0,1...0,5 mm között állítható be. Az alkalmazott alapanyag fehér színű gyanta. Alkalmazási lehetőségek: Hajlékony homogén darabok kialakítására használható. 27 Fólia

90 SOMOS, Soliform Előnyök: nagy az alapanyag keményedési sebessége, kicsi a zsugorodása, nem vetemedik, a rétegek jól tapadnak egymáshoz. 28 Fólia

91 COOLAMM (Computer Operated Laser Active Modeling Machine A készülék működése: A készülék az SLA berendezéshez hasonlóan működik. A darabot felülről lefelé építik. A fotopolimer gyantát alulról világítják meg az alaplapon keresztül. A hélium-kadmium lézer száloptikán keresztül világítja meg a felületet. Az alaplapot rétegenként mindaddig emelik, amíg a darab teljes terjedelmében el nem készül. 29 Fólia

92 SCS (Solid Creation System) A készülék működése: A készülék a 3D System sztereolitográfiás rendszeréhez hasonlóan működik. Az SCS készülék három részből áll; hélium-kadmium vagy argon-ion lézer, építő kamra és vezérlő rendszer. A rétegvastagság 0,1...0,3 mm között állítható be. 30 Fólia

93 SOUP (Solid Ultra-Violet Laser Plotting) A készülék működése: A készülék a 3D System sztereolitográfiás rendszeréhez hasonlóan működik, vagyis lézerlitográfiás egységből és munkaállomásból áll. A lézer hélium-kadmium, vagy argon lézer. 31 Fólia

94 SGC (Solid Ground Curing) A készülék működése: Az eljárás UV fényre érzékeny fotopolimert alkalmaz, azonban jelentősen eltér a 3D System Inc. sztereolitográfiás eljárásától. A darab a rétegek elhelyezése miatt függőlegesen, a pozicionálás miatt vízszintes irányban mozog. 32 Fólia

95 SGC (Solid Ground Curing) A készülék működése: A készülékben lézernyaláb helyett UV lámpát használnak a polimerizációhoz. Az egyszerre kialakítandó keresztmetszetet maszk segítségével hozzák létre, a maszkot üveglapon a lézerprinter működési elvén alakítják ki. Használat után az üveglapot letörlik és előkészítik az újabb maszk készítéséhez. A darabot viasszal támasztják meg, egyéb támasztó elemek nem szükségesek. 33 Fólia

96 SGC (Solid Ground Curing) 34 Fólia

97 SGC (Solid Ground Curing) Alkalmazási lehetőségek: Üzemi alkalmazásra alkalmas, a készülék méretei miatt irodában nem helyezhető el. 35 Fólia

98 SGC (Solid Ground Curing) Előnyök: a teljes réteget egy időben világítják le, így a folyamat gyors, nagyobb a darab merevsége más SLA darabokhoz viszonyítva, nincs szükség utólagos keményítésre, nincs szükség támasztóelemekre, nincsenek geometriai korlátok, viszonylag jó a felületminőség, a hibák utólagos megmunkálással könnyen kijavíthatók 36 Fólia

99 SGC (Solid Ground Curing) Hátrányok: terjedelmes berendezés, zajos üzem, a gyártás felügyeletet igényel, nagy mennyiségű gyanta- és viaszmaradvány keletkezik, a polimerizálódó anyagok mérgezőek, a tömör RP darab nem alkalmazható a precíziós öntéshez, mivel kiégetésnél a táguló RP darab szétrepeszti a kerámia héjat. 37 Fólia

100 Fused Deposition Modeling (FDM) A készülék működése: A készülék a CAD rendszer adatait felhasználva hőre lágyuló műanyagból rétegenként építi fel a modellt. Az alapanyagot huzal formájában vezetik az olvasztófejbe. A megolvasztott anyagot az XY sík megfelelő pontjába helyezik. A rétegeket az asztallap Z irányú elmozdításával alakítják ki 38 Fólia

101 Fused Deposition Modeling (FDM) Előnyök: a darabot nem kell utólag keményíteni, a támasztó elemek ugyanabból az anyagból készülnek, mint maga test, nincs szükség lézerre, UV lámpára, hűtőrendszerre, jó a teljesítmény és a költség viszonya, egy darabon belül több féle anyag használható. 39 Fólia

102 Fused Deposition Modeling (FDM) Hátrányok: a vízszintes vagy közel vízszintes kigyúló részeket meg kell támasztani, nagy darabok viszonylag lassan építhetők fel, a felületi minőség viszonylag gyenge, az után-munkálás költség és időigényes 40 Fólia

103 Ballastic Particle Manufacturing (BPM) A készülék működése: A darabot egy emelőszerkezet munkalapján hozzák létre. Az olvadt cseppeket az XY síkban mozgó fej viszi a szükséges helyre. A munkahelyen alacsony nyomású nitrogénatmoszférát létesítenek. Az építés során a darabot vízzel oldható szintetikus viasszal támasztják meg 41 Fólia

104 Ballastic Particle Manufacturing (BPM) Előnyök: alacsony költség, nagy teljesítmény, irodában üzemeltethető, nem igényel hűtő és elszívó rendszert, nem szükséges lézer, vagy UV lámpa, nem használ és nem keletkeznek mérgező anyagok. 42 Fólia

105 Ballastic Particle Manufacturing (BPM) Hátrányok: támasztó elemekre van szükség, viszonylag kis darabok gyártására alkalmas, korlátozott a felhasználható anyagok köre, viszonylag lassú. 43 Fólia

106 3D Plotting, Model Maker 3D Plotting System A készülék működése: Az eljárás a tintasugaras nyomtatás elvét használja hőre lágyuló műanyag modellek előállítására. Az első lépésben egy alapréteget alakítanak ki a támasztó elemekkel együtt. A berendezés az anyagot megömleszti és elhelyezi a kívánt helyre. Miután a lerakott réteg megszilárdult, a végleges rétegvastagságot marással alakítják ki. A támasztóelemek viaszból készülnek. 44 Fólia

107 3D Plotting 45 Fólia

108 3D Plotting, Model Maker 3D Plotting System Alkalmazási lehetőség: kiégethető magok gyárthatók precíziós öntvények készítése, vékonyfalú, tagolt mintadarabok gyártása. 46 Fólia

109 3D Plotting, Model Maker 3D Plotting System Előnyök: nagy pontosság, jó felület minőség, finom felületek alakíthatók ki, nem igényel utólagos kikeményítést, nincs szükség lézerre, UV lámpára, nem igényel felügyeletet, nincs szükség szellőztetésre, a felhasznált anyagok nem mérgezőek, irodai felhasználás lehetséges. 47 Fólia

110 3D Plotting, Model Maker 3D Plotting System Hátrányok: támasztó elemek szükségesek, amit a második fej viaszból alakít ki, viszonylag kis darabok gyártására alkalmas. 48 Fólia

111 Multi-Jet Modelling (MJM) A berendezés működése: A berendezésben a tintasugaras nyomtatás elvét használják fel azzal a különbséggel, hogy egyszerre 96 egymás mellett elhelyezett fúvókát (jet) működtetnek a gyártás sebességének növelésére. 49 Fólia

112 Multi-Jet Modelling (MJM) A berendezés működése: A felhasznált anyag speciális hőre lágyuló műanyag (kereskedelmi elnevezése ThermoJet TM ). Az eljárás a 2 1/2 D-s technikát hasznosítja, vagyis létrehoz egy réteget az XY síkban, majd Z irányban léptet. Ha a darab Y irányban szélesebb mint a fej, a réteg a fej Y irányú elmozdításával több lépésben készül el. Az építés során támasztó elemeket kell kialakítani, melyeket a munka végén lehet eltávolítani 50 Fólia

113 Multi-Jet Modelling (MJM) 51 Fólia

114 Multi-Jet Modelling (MJM) Alkalmazási lehetőségek: Az MJM technológia igen praktikus irodai, tervezés közbeni modellek kialakítására, mivel a nagy számú fúvóka gyors anyagelhelyezést tesz lehetővé, a felhasznált hőre lágyuló anyag pedig viszonylag olcsó. 52 Fólia

115 Multi-Jet Modelling (MJM) Előnyök: gyors anyagelhelyezés, nem szükséges lézer, UV fény, olcsó, nem toxikus anyagokat használ, lehetőség irodai alkalmazásra. 53 Fólia

116 Multi-Jet Modelling (MJM) Hátrányok: viszonylag kis méretű darab kialakítására alkalmas, támasztó elemek szükségesek, kicsi a modell szilárdsága. 54 Fólia

117 Shape Melting A készülék működése: Az eljárás a védőgázas ívhegesztés technológiáján alapul. Alak és méretkapacitása lényegében korlátlan. A gyártás során a rétegeket egymás után építik fel. A felrakó hegesztés mellett hőkezelik a darabot. 55 Fólia

118 Selective Laser Sintering (SLS) A készülék működése: A művelet a munkatér (kamra) nitrogénnel feltöltésével és a por olvadási hőmérséklete alá melegítéssel kezdődik. A por alakú kiindulási anyagot irányított lézernyaláb pásztázza és olvasztja meg. A teljes keresztmetszet kialakítása után a réteget porral befedik és lehűtik a vetemedés megakadályozására. A réteg vastagsága 0,1...0,15 mm. A réteg lehűlése után a fedő porréteget lefújják. A műveletet mindaddig megismétlik, amíg a darab teljes terjedelmében ki nem alakul. 56 Fólia

119 Selective Laser Sintering (SLS) 57 Fólia

120 Selective Laser Sintering (SLS) Előnyök: nem szükségesek támasztó elemek. Hátrányok: a kamra felmelegítését és lehűtését rétegenként meg kell ismételni. 58 Fólia

121 3D Printing A készülék működése: A gyártás során egy réteg fém vagy kerámia kompozit port helyeznek az alapsíkra, majd a keresztmetszet megfelelő pontjaira kötőanyagot juttatnak. A réteg elkészülte után újabb porréteget és kötőanyagcseppeket helyeznek el. Miután a darab teljes terjedelmében elkészült, kikeményítik Alkalmazási lehetőségek: precíziós öntvények gyártásához kerámia héjak készítésére 59 Fólia

122 3D Printing Előnyök: a kerámia héj készítése lényegesen lerövidíti az öntvények gyártási idejét, nincs szükség támasztóelemekre, mivel a túlnyúló darabokat a környező por megtámasztja, viszonylag egyszerű, megbízható eljárás 60 Fólia

123 3D Printing Hátrányok: az öntvény felületminőségét meghatározó felületek utólag nem munkálhatók meg, pontossága korlátozott, utólagos keményítésre van szükség. 61 Fólia

124 Laminated Object Manufacturing (LOM) A készülék működése, a gyártás menete: A legegyszerűbb módszer háromdimenziós testek gyártására a modell kétdimenziós rétegekre bontása, ezek elkészítése majd egymásra helyezése. A pontosság érdekében a rétegeknek vékonynak kell lenni. A tekercsben tárolt fólia vastagsága 0,02...0,1 mm, ami megegyezik a rétegek vastagságával 62 Fólia

125 Laminated Object Manufacturing (LOM) 63 Fólia

126 Laminated Object Manufacturing (LOM). Mintadarabok 64 Fólia

127 Laminated Object Manufacturing (LOM) A készülék működése, a gyártás menete: A rétegeket optika segítségével irányított és fókuszált CO 2 lézer vágja ki, de létezik késes kivágó változat is. A fólia alsó fele ragasztóanyaggal bevont, a ragasztó hő és görgőnyomás hatására aktivizálódik. A rétegeket egymáshoz képest megfelelő pontossággal kell pozícionálni. A pontosság érdekében az új réteget először a korábbira ragasztják, majd kialakítják az új keresztmetszetet. Az eljárást mindaddig ismétlik, amíg a darab el nem készül. A jelenlegi készülék segítségével a test belső üregei nem alakíthatók ki 65 Fólia

128 Laminated Object Manufacturing (LOM) Alkalmazási lehetőségek: viszonylag nagy méretű, szükség esetén bonyolult felületű, nem üreges, a fa modellhez hasonló tulajdonságú darabok kialakítására használható. 66 Fólia

129 Laminated Object Manufacturing (LOM) Előnyök: a test külső felülete tetszőleges bonyolult lehet, nincsenek geometriai korlátok, nincs maradó feszültség, a darab elkészülte után nem vetemedik, az eljárással viszonylag nagy darabok készíthetők (LOM 2030H 810mm*560mm*500mm), nincs szükség támasztó elemekre. 67 Fólia

130 Laminated Object Manufacturing (LOM) Hátrányok: a test üregeit a készülék nem tudja kialakítani, viszonylag nagy mennyiségű fóliamaradék keletkezik. A darab költsége nem a keresztmetszetekkel, hanem a fólia szélességével arányos, a részletek kidolgozása és a felületi érdesség viszonylag gyenge, a fólia tulajdonságaiból következik, hogy a levegő páratartalma a méreteket befolyásolja, a test építése (Z tengely) és a rá merőleges irányokban (X és Y irány) eltérőek a darab szilárdsági tulajdonságai. 68 Fólia

131 LOM elven alapuló eljárások. Landfoam Topographics A készülék működése: A polisztirén lemez alja ragasztóval van bevonva, amit fólia takar. A fóliát a kezelő személy távolítja el, a réteg körvonalát elektróda alakítja ki. A felesleges anyagot ugyancsak kézzel kell eltávolítani. 69 Fólia

132 Fejlesztési irányok A fejlesztések fő iránya megfelelő felületi minőségű, hő és vegyi hatásnak ellenálló, kellő szilárdságú és élettartamú darabok kialakítása. Generálás lézernyalábbal. Finom szemcsés poranyagot vezetnek a felhasználás helyére és lézernyalábbal helyileg megolvasztják. 70 Fólia

133 Fejlesztési irányok Direkt-szinterezett fémek. A fémporokat műanyag kötőanyag nélkül használják. Többkomponensű fémporok (réz-ón, bronz-nikkel, vasréz stb.) esetén az alacsonyabb olvadáspontú fém a magasabb olvadáspontú fém kötőanyaga. Egykomponensű porok esetén (vas, nikkel, titán stb.) a darabot teljes egészében át kell olvasztani tömör darab kialakításához. 71 Fólia

134 Alkalmazás Ipari termékfejlesztés A RP modellek jól használhatók a termék piaci lehetőségeinek mérésére, az eladó szándékának bemutatására. A hitelesség kedvéért a darabok felületét gyakran kikészítik, befestik. A RP darabok felhasználhatók szerszámok gyártásához, funkcionális vizsgálatokhoz. 72 Fólia

135 Alkalmazás Szemléltető darabok gyártása Párhuzamos tervezés során a külön dolgozó csoportoknak szorosan együtt kell működni. A célnak az összes résztvevő számára világosnak kell lenni, vagyis elsőrendű feladat a kommunikációs hibák elkerülése. Az RP technológiával a tervek, elgondolások egyértelműen bemutathatók a csoportok számára. Az RP minták ugyancsak jól használhatók a lehetséges fogyasztók meggyőzésére, a vevők reakciójának mérésére. 73 Fólia

136 Alkalmazás Ipari formatervezés, építészet, művészet, régészet Ezen a területen elsősorban a felületek létrehozása és a tervezőre gyakorolt hatás kialakítása a cél. A darab megjelenését a rétegek egymásutániságából eredő lépcsők rontják, ami a rétegek számának növelésével, a szeletelés irányának célszerű megválasztásával és a felület utólagos kikészítésével javítható. 74 Fólia

137 Alkalmazás Orvosi alkalmazás Az orvosi felhasználást a Computer-Assisted Tomography (CT) és a Magnetic Resonance Imagine (MRI) teszi lehetővé. A két eljárással pontos kép nyerhető az emberi test belső felépítéséről, és a megfelelő számítógépes feldolgozás után elkészíthető pl. a csontváz RP modellje, amit orvosi modellnek nevezünk. A modell egyik lehetséges alkalmazási területe a plasztikai sebészet, csontpótlások készítése, szemléltető modellek készítése A pótláshoz használt anyagnak sterilizálhatónak és biológiailag kompatibilisnek kell lenni. 75 Fólia

138 Alkalmazás Fémek öntése Homoköntésnél az RP eljárás öntőminták és magformák gyártására használható. Az RP modell felhasználható közvetlenül ("lost model" eljárások) és közvetetten precíziós öntéshez. Közvetlen felhasználásnál a modellre kerámia bevonatot visznek. Hevítés hatására a kerámia héj megkeményedik, az RP modell pedig kiég. Az RP modellből visszamaradó hamut eltávolítják. 76 Fólia

139 Alkalmazás Fémek öntése A közvetlen felhasználás másik területe magának a kerámia héjnak az előállítása a 3D Printing eljárás segítségével Közvetett felhasználás során két- vagy többrészes szerszámot gyártanak és használják fel a viaszminta készítéséhez. Nagyobb sorozat esetén az RP modellt legyártják, azt fémszál erősítésű epoxi gyantából készült szerszám készítéséhez használják, amivel nagyszámú viaszminta gyártható. 77 Fólia

140 Alkalmazás Fröccsöntés A RP eljárást gyakran használják műanyag fröccsöntő szerszámok gyártásához. Az RP darabot vékony fémréteggel vonják be a mechanikai- és hőterhelés elviselésére. Az így készült szerszámok felhasználhatók az egyszerű poliuretán öntéstől az üvegszálas gyanták fröccsöntéséig. Ez utóbbiakból nagy szilárdságú, hő- és kopásálló alkatrészek és szerszámok készíthetők 78 Fólia

141 Alkalmazás Fröccsöntés A fröccsöntő szerszámok gyártásának másik lehetséges útja a DTM Corporation Rapid Tool eljárása. A kötőanyag műanyag por, a teherviselő pedig fémpor. A formailag kész szerszám hevítésekor a kötőanyag kiég és egy porózus darab marad vissza. A pórusokat általában rézzel töltik ki a kapilláris erők elvét felhasználva. A kész darab mintegy 60% acélt és 40% rezet tartalmaz. 79 Fólia

142 Alkalmazás Szilikon gumi öntés Az RP eljárást gyakran használják szilikon gumi öntéshez. A modellt körbeveszik szilikon gumival. A gumit megszilárdulása után osztósík mentén szétválasztják és eltávolítják a modellt. Ezt követően kialakítják a beöntő és levegőelvezető nyílásokat. A szerszám nagy pontosságú poliuretán vagy epoxi darabok gyártásához használható 80 Fólia

143 Alkalmazás Vákuumöntés A vákuumöntés a szilikon gumi öntés egyik változata. A különbség abban áll, hogy a szerszám kialakítása is vákuumban történik, annak érdekében hogy a gumi jobban kitöltse a teret. 81 Fólia

144 Kiválasztás A négy legelterjedtebb eljárás: Fused Deposition Modeling, (FDM). Szilárd anyag leolvasztása és megszilárdítása Laminated Object Manufacturing, (LOM). Lemezek egyesítése ragasztással 83 Fólia

145 Kiválasztás A négy legelterjedtebb eljárás: Selective Laser Siltering, (SLS). Egykomponensű szemcsés anyag egyesítése szinterezéssel Sterolithography (SLA). Folyékony monomer polimerizációja lézeres megvilágítás hatására 84 Fólia

146 A kiválasztás szempontjai A munkatér mérete: A gyártók kis munkaterű készülékeket is forgalmaznak, de az összehasonlítás alapja a legnagyobb munkaterű készülék. Az összehasonlított berendezések közül a legnagyobb munkatérrel a LOM rendelkezik. Lényegesen kisebb a szinterező berendezések munkatere. A munkatér összehasonlításánál fontos szempont, hogy egyes berendezések több darab egyidejű kialakítására is alkalmasak, mint például a Cubital sztereolitoráfiás gépe. 85 Fólia

147 A kiválasztás szempontjai Pontosság: Az elérhető pontosság szempontjából egyértelmű az SLA berendezések fölénye. Az SLA és a LOM eljárásoknál az XY síkbeli pontosságot a lézernyaláb pozicionálási pontossága határozza meg. Szinterező eljárásnál a pontosság meghatározója a szemcseméret, az FDM eljárásnál pedig a fúvóka átmérője. 86 Fólia

148 Alkalmazás Vákuumos fém gőzölögtető eljárás Az RP darabok gyártásának gyakran része a felület fémes bevonása fémgőzöléssel. 82 Fólia

149 A kiválasztás szempontjai Részletező képesség: A részletező képesség megítélésénél a falvastagságot és a kialakítható üreg méretét kell alapul venni. Az SLS eljárásnál a lézersugár átmérője, az FDM eljárásnál a fúvóka átmérője, szinterezésnél a szemcseméret jelent korlátot. LOM eljárással üregek és vékony falak nem alakíthatók ki. 87 Fólia

150 A kiválasztás szempontjai Felhasználható anyagok: A LOM eljárással alapvetően papír alapú darabok gyárthatók és a darab tulajdonságai a fáéhoz hasonlók. Az SLA eljárások foto polimerek felhasználására korlátozódnak. Az SLS eljárásnál felhasznált anyagnak termo plasztikusnak kell lenni. Az FDM eljárásnál a hőmérséklet jelent korlátot, ugyanis az extrudáló fej nem olvadhat meg 88 Fólia

151 A kiválasztás szempontjai Fontosabb felhasználási terület: A LOM és FDM eljárás főleg tervezés közbeni és kevésbé igénybevett modellekhez használható Az SLA fő felhasználási területe a design és funkció modell Az SLS leginkább funkció modellek és prototípusok készítésére alkalmas. 89 Fólia

152 A kiválasztás szempontjai Gyártási idő: Gyártási idő szempontjából az SLA berendezés tehető az első helyre. Viszonylag nagy méretű, nagy pontosságú darabok gyártására használható A LOM berendezés elsősorban nagy méretű, kevésbé pontos darabok készítésére alkalmas. A LOM készülékkel a gyártás viszonylag időigényes Az FDM készüléket nagy pontosság, rövid gyártási idő és viszonylag kis munkatér jellemzi. 90 Fólia

153 A kiválasztás szempontjai A berendezés mérete: Az SLA, SLS és a LOM berendezések mérete átlagosan 2000*1500*1500mm, az FDM berendezés méretei alapján (700*900*1050mm) bárhol, így irodában is elhelyezhető. 91 Fólia

154 A FA SZEREKEZETE ÉS TULAJDONSÁGAI Előadásvázlat Összeállította: 1 Fólia

155 A fa szerkezete A fát a fémekhez viszonyított kis sűrűsége, nagy szilárdsága, szívósága, rugalmassága, jó hang és hőszigetelő képessége, jó megmunkálhatósága miatt sokoldalúan használható szerkezeti anyag. Hátránya a gyúlékonyság, a gombák és a rovarok okozta kár, és az egyenetlen minőség. 2 Fólia

156 A fa szerkezete A fa sejtekből felépített inhomogén szerves élőlény. A szabad szemmel nem látható különböző alakú sejtek egymással szoros kapcsolatban alkotják a fa szövetet. 3 Fólia

157 A fa szerkezete A fa rajzát a bélsugarak és a csőedények nagysága, a fa színe és a geszt-képződés befolyásolja. A fák egy részét sötétebb színű mag, a geszt és az azt körülvevő világosabb rész, a szijács alkotja. 4 Fólia

158 A fa szerkezete Gesztfák azok, amelyeknél a geszt közvetlenül érintkezik a sokkal világosabb szijáccsal. Ide tartozik a tölgy, a dió, a cseresznye, a kőris. 5 Fólia

159 A fa szerkezete Szijácsfák azok, amelyeknél a faanyag csupán szijácsból áll, ilyen pl. bükk, gyertyán, nyír, éger, mogyorófa. Érett vagy színfák azok, amelyeknél a fa egy idő után gesztesedik, de színe nem változik, mint pl. a hárs, a körte és a jegenyefenyő. Ipari célra elsősorban a geszt és a szijácsfák alkalmasak, ezek egy részének szijácsa jól használható hajlított tárgyak készítésére (pl. a diófa és a kőrisfa). 6 Fólia

160 A fa metszetei A fa belső szerkezetéről és rajzáról három egymásra merőleges metszet tájékoztat: Bütü vagy keresztmetszet Sugárirányú metszet Érintőirányú metszet 7 Fólia

161 A fa metszetei A bütü vagy keresztmetszet a fa hossztengelyére merőleges metszet. A tengellyel párhuzamosan futó edény-nyalábok keresztmetszetben, a bélsugarak teljes hosszukban és vastagságukban láthatók. A fa hossztengelye a sugárirányú vagy tükörmetszet síkjában fekszik. Az edény-nyalábokat hosszirányban, az évgyűrűket alkotóirányban metszi. Az érintőirányú metszet a sugárirányú metszetre merőleges, az évgyűrűket parabolához hasonló görbékben metszi. 8 Fólia

162 A fa tulajdonságai A fa kedvező tulajdonságai a finomsággal, a fénnyel, a színnel, az illattal, a szilárdsági tulajdonságokkal (hajlékonyság, szívósság, stb.) és a megmunkálhatósággal vannak összefüggésben. A fa kedvezőtlen tulajdonsága a száradás, a dagadás, a vetemedés és a repedési hajlam. 9 Fólia

163 A fa tulajdonságai Keménységen a fának a megmunkáló szerszámokkal szembeni ellenállását értjük. Igen kemény pl. az ében és a gyertyánfa, kemény a tölgy, a kőris, a dió, a körte, a bükk, a platán, a juhar, puha az erdei-, a luc- és a vörösfenyő, a jegenye, az éger- a nyír- és a mogyorófa. Igen puha a nyárés a hársfa. 10 Fólia