20. hét - A szimuláció, RP

Átírás

1 20. hét - A szimuláció, RP A szimuláció egy másik rendszerrel, amely bizonyos vonatkozásban hasonló az eredetihez, utánozzuk egy rendszer viselkedését, vagyis az eredeti rendszer modelljét kapjuk meg vele. Modelltípusok: 1. Szerkezeti modell Pl.:folyamatábrák, grafikonok.. Gyors elsı benyomást keltenek a tervezés tárgyának megjelenési formájáról, mőködésérıl, gyártási lehetıségeirıl. Gyakran új ötletek forrásaként is felhasználható. 2. Ikonos modellek Pl.: képek, rajzok, makettek, minták, léptékhelyes modellek. Ha a rendszer viselkedését nem lehet matematikai összefüggésekkel leírni, akkor az ikonos modellek vizsgálatához kell folyamodni. 3. Analóg modellek Az analóg modellekben az eredeti valamely tulajdonságát a modell egy másik tulajdonsága reprezentálja. (pl.:hıvezetési folyamat vizsgálható villamos vezetési modellel.) 4. Matematikai modellek a, elsıdleges matematikai modellek: fizikai, kémiai összefüggések. Alapelvek felhasználásával írják le a rendszer, vagy a termék viselkedését. Pl.: egy adott súllyal terhelt rúd lehajlását leíró összefüggés. b, másodlagos (származtatott) matematikai modellek: pl.: két azonos anyagú, de eltérı geometriájú rúd vizsgálata. RP: Rapid Prototyping, avagy gyors prototípus- készítés A gyors prototípus- készítésre és modellezésre szolgáló eljárásokat három nagy csoportba lehet osztani: Számítógépes szimuláció Nagysebességő forgácsolás Anyagépítı eljárások 1.1 Számítógépes szimuláció Az új tervezési stratégiák megkövetelik, hogy a tervezés a kezdetektıl a termék elkészüléséig számítógépen történjen. A számítógépes szimuláció a leggyorsabb és általában a legolcsóbb eljárás, ezért már most is igen széles körben használják a gyártmányfejlesztés során. Az erre szolgáló rendszerekkel a termék legkülönbözıbb fizikai tulajdonságai, funkcionális viselkedése és a gyárthatósága is ellenırizhetık. A leggyakrabban használt rendszerek az alkatrész mechanikai tulajdonságairól szolgáltatnak információkat (szilárdság, teherbírás, deformációk stb.) Itt kiszőrhetık azok a durva tervezési hibák, melyek a valóságban megvalósíthatatlan méretláncot eredményeznek, illetve nem teszik lehetıvé az alkatrészek szerelését. 1.2 Nagysebességő forgácsolás Az eljárással rövid idı alatt elkészíthetık olyan alkatrészek, melyek forgácsolással

2 (jellemzıen marással) elıállíthatók. Az eljárással egyaránt elıállíthatók kizárólag csak egy geometriai formát megtestesítı alkatrészek, melyek a vizuális megjelenítést szolgálják, vagy formázóminta szerepét tölthetik be, és beépíthetı alkatrészek is. Az elsı csoport valamilyen könnyen forgácsolható anyagból ( PA, PS habok, fa, mőfa ) készül, míg a második csoport a tervezı által elıírt, a megkívánt tulajdonságoknak megfelelı anyagból ( alumínium, acélok, nemesítve vagy edzve is ), szálerısítéső mőanyagok, esetleg kerámiák). Az eljárással tehát alkatrészek, szerszámelemek is rövid idı alatt ( néhány perc- néhány óra ) elıállíthatók. 1.3 Anyagépítı eljárások Az anyagépítı eljárások közös jellemzıje az, hogy az elkészítendı alkatrészt valamilyen határozatlan geometriájú anyagból (folyadék, olvadék, vagy por) vagy egyszerő alakú testekbıl ( huzal, fólia ) építik föl. A gyártás lépései a következık. Az anyagépítı eljárások a kívánt alkatrészt rétegekbıl építik fel, az itt vázolt folyamatnak megfelelıen: Az alkatrész CAD modelljének az elkészítése. Itt csak a 3D modellekkel dolgozó tervezırendszerek jöhetnek szóba, a síkbeli ábrákat készítı egyszerő rajzolóprogramok ( pl.autocad ) nem. A modellt az eljárás jellegének, a technológiai lehetıségeknek megfelelı vastagságú rétegekre bontják. Meghatározzák az egyes rétegeken belül a kontúrokat, valamint azt, hogy a kontúrok melyik oldalán van anyag, és melyiken nincs. Az így elkészített síkidomokra az eljárásnak megfelelı szerszámpályákat generálnak, illetve elkészítik az adott réteg felépítéséhez szükséges maszkot. Elkészítik az elsı réteget. A következı rétegek elkészítése azonos módon történik Sztereolitográfia (STL) Az elsı lépésben az asztalt a beállított rétegvastagságnak megfelelı mélységbe süllyesztik az oldatba. Az asztal fölött mozgatott lappal vagy kefével egyenletesen elterítik a folyadékréteget. Ahol a modell adott rétegében anyag van, ott a lézersugárral végigpásztázzák az oldatot, melynek hatására ott megszilárdul. Ahol a folyadékot nem érte a lézersugár ott folyékony marad Layer by layer solidification Az eljárás hasonlít a sztereolitográfiához, azzal a különbséggel, hogy az oldat nem lézerfény hanem UV- sugárzás hatására szilárdul meg. A folyamat során elkészítik az egyes rétegeknek megfelelı maszkokat, melyeken keresztül az adott réteget megvilágítják. A maszk készülhet fotografikus úton vagy fóliára történı nyomtatással, illetve elektronikus úton, az írásvetítıkhöz alkalmazható számítógép- projektorokhoz hasonló LCD megjelenítıvel.

3 D extrudálás Az elıállítás során szintén rétegekbıl épül fel a darab, de az elızı két módszertıl eltérıen olvadékból. A gép egy 3 vagy 5 tengely mentén mozgatható kismérető extrudert tartalmaz, melyben a betáplált huzal megolvad, és a fúvókán kilépve az adott helyen ismét megszilárdul. A fúvóka megfelelı mozgatásával alakul ki a munkadarab. Az ömledék a fúvókából viszonylag kis sebességgel, folyamatosan lép ki Szelektív lézeres szinterelés (SLS ) Ezzel a módszerrel porból készítik el a munkadarabot, rétegenként építkezve. A megfelelı vastagságban elterített port egy lézersugár végigpásztázza azokon a helyeken, ahol a modellben az adott rétegben anyag van. A lézersugár hı hatására a szemcsék részlegesen összeolvadnak, szinterelıdnek.

4 D nyomtatás (3DP) A módszer hasonlít a szelektív lézeres szintereléshez, szintén porból dolgozik, de itt a port egy megfelelı pályán mozgatott fúvókából a por felszínére juttatott ragasztó rögzíti Laminated Object Manufacturing ( LOM ) Az eljárás fóliát használ kiinduló anyagként. A berendezés egy függılegesesen mozgatható asztalból, egy lézerfény-forrásból és a pásztázást végzı optikai egységbıl áll, valamint a papír továbbítását és összeragasztását végzı egységekbıl. Az elkészítés során elıször a legalsó réteget ragasztják a gép mozgatható asztalára. A fólia, vagy papír egyik oldala hıre érzékeny ragasztóval van bevonva. A fóliát egy főtött hengerrel simítják rá az elızı rétegre, miközben a melegítés hatására odaragad. Ezután a munkadarab adott síkjában levı kontúrvonalakat a lézer a körbevágja, és a hulladékot négyszögekre vágja, a könnyebb eltávolítás végett.

5