Anyagi modell előállítása virtuális modellből a gyorsprototípus készítés

Átírás

1 Anyagi modell előállítása virtuális modellből a gyorsprototípus készítés A modellek és prototípusok szerepe a termékfejlesztésben A generatív gyártási eljárások jellemzői A réteginformációk előállítása A fizikai rétegmodell elkészítése Gyorsprototípus készítési technológiák A gyorsprototípus készítési eljárások minősítése Gyors szerszámkészítés

2 A modellek és prototípusok szerepe a termékfejlesztésben Német Ipari Formatervezők Egyesületének (VDID) ajánlása szerint megkülönböztethetünk: aránymodellt, ergonómia-modellt, designmodellt, funkciómodellt, prototípust, széria mintadarabot.

3 A modellek és prototípusok szerepe a termékfejlesztésben Az NC-Társaság (NCG) javaslata szerint elegendő 4 modelltípust megkülönböztetni Koncepciómodell: A terméknek, koncepciónak csupán alapvető formai megjelenítésére szolgál. Geometria prototípus: Az egzakt forma és a megkívánt felületminőség megjelenítésén kívül a kezelhetőség megítélését is elősegíti. Funkció prototípus: Lehetővé teszi a termék egy vagy több funkciójának (pl. szerelhetőség, kinematika) vizsgálatát. Műszaki prototípus: A sorozatban gyártott terméknek megfelelően a gyártási dokumentáció alapján készül. Csupán anyagában és a gyártási technológiában különbözhet a terméktől.

4 A modellek és prototípusok szerepe a termékfejlesztésben Technológia Gyorsprototípus készítés Generatív gyártási eljárás Alkalmazás Koncepció modellezés Funkció prototípus készítés Gyors szerszámkészítés Gyors gyártás Koncepciómodellek készítése Funkció prototípusok készítése Generatív szerszámkészítés Generatív sorozatgyártás 1. ábra. Gyors prototípus készítés és alkalmazási területei

5 A generatív gyártási eljárások jellemzői 2. ábra. Gyorsprototípus készítési eljárások modellgenerálási elve

6 A generatív gyártási eljárások jellemzői A gyorsprotípus készítési eljárások két fő lépésből állnak: 1. A réteg leírására szolgáló információk előállítása 2. A fizikai rétegmodell elkészítése. 1. A réteginformációk előállítása 3D CAD rendszer 3D szkenner CT, MRI STL fájl RPT berendezés szoftvere RPT berendezés Az stl fájl a 3D-s testmodell felületét háromszögekkel közelíti, amelyből az RPT-berendezés szoftvere a beállított rétegvastagságnak megfelelőn, a z-koordinátatengely mentén egyenlő távolságokra metszeteket tud készíteni, így meghatározza a test adott metszethez tartozó körvonalait.

7 A generatív gyártási eljárások jellemzői 3. ábra. a) Körív közelítésének húrhibája b) Gömb felület közelítése háromszögekkel

8 A generatív gyártási eljárások jellemzői 4. ábra. Alkatrész felületének közelítése háromszögekkel Az stl-formátum nagy előnye, hogy a modell az RPT-szoftver segítségével arányosan kicsinyíthető, nagyítható anélkül, hogy visszalépnénk a CAD programba és újra előállítanánk azt.

9 Az anyagi rétegmodell elkészítése 1. A keresztmetszet x-y síkbeli előállítása. 2. Az így előállított rétegnek az előzőhöz való kötése z-irányban. A rétegek generálására több alapvetően különböző eljárás létezik: Folyékony anyag megszilárdítása (polimerizáció) Szilárd anyagból való előállítás Lapokból való kivágás (réteg eljárás) Szilárd anyagok vagy porok megolvasztása (extrudálás, szinterezés) Porkeverék folyékony kötőanyaggal való ragasztása

10 A fizikai rétegmodell generálása A modell előállítási elvéből adódó lépcsőzöttség a) Furat tengelye a rétegek síkjában b) Furat a rétegekre merőlegesen

11 Az anyagi rétegmodell elkészítése 5. ábra. Gyorsprototípuskészítési eljárások osztályozása a felhasznált anyagok alapján

12 Gyorsprototípus készítési technológiák Sztereolitográfia (SLA) Szilárd alapú réteg térhálósítás Solid Ground Curing (SGC) Szelektív lézer-szinterezés (SLS) Ömledék rétegezési eljárás - Fused Deposition Modeling (FDM) Rétegelt darabgyártás - Laminated Object Manufacturing (LOM) 3D nyomtatás (3D Printing)

13 Sztereolitográfia

14 Sztereolitográfia

15 Szelektív lézerszinterezés

16

17 FDM

18

19 LOM

20

21 3D Printing [Prof. Dr.-Ing. M. Eigner, Virtuelle Produktentwicklung I., TU Kaiserslautern, VPE]

22 3D nyomtatás 6. ábra. A 3D nyomtatás elvi vázlata

23 3D Printing TWUB L. f. Maschinenkonstruktion und Produktentwicklung [Prof. Dr.-Ing. M. Eigner, Virtuelle Produktentwicklung I., TU Kaiserslautern, VPE]

24 A gyorsprototípus készítési eljárások minősítése A fontosabb értékelési szempontok a következők: Felhasználható anyagok Modellek fizikai tulajdonságai Részletek megjelenítése, pontosság, felületi minőség.

25 A gyorsprototípus készítési eljárások minősítése Részletek megjelenítése, pontosság, felületi minőség

26 A gyorsprototípus készítési eljárások minősítése

27 Gyors szerszámkészítés Az öntő vagy fröccsöntő szerszám fészkét valamilyen RPT eljárással készítik, vagy az elkészített RPT modell felhasználásával különböző öntési eljárásokkal készítik a szerszámot. Az RPT modell felhasználható pozitívként, öntőmintaként és felhasználható negatívként, vagyis öntőszerszámként. Technológiák, amelyhez az RPT modell felhasználható: Precíziós öntés Homokformázásos öntés Fröccsöntés Szilikon gumi öntés Vákuumöntés