6. Gyors prototípus készítés. 6.1 Történeti áttekintés

6. Gyors prototípus készítés 6.1 Történeti áttekintés • 1983: kísérletek 3D „nyomtatás” előállítására, kalifornia, Nagoya, Minneapolis • 1986: C. Hull megalapítja a 3D System nevű céget • eljárása a fotopolimerizáción alapul (sztereolitográfia) • 1987: 3 amerikai, 3 japán, 1 izraeli, 1 német cég kezd el működni ezen a területen

Miskolci Egyetem Gépgyártástechnológiai Tanszék

Dr. Maros Zsolt [email protected]

6.2 Elnevezések • Rapid Prototyping • Desktop Manufacturing • 3D Hardcopy • Solid Free Form Fabrication • Tool Less Manufacturing • Automated Fabrication • Layered Fabrication



1

6.3 A gyors prototípus készítés sajátosságai

• „gombnyomásra történő” gyártás • rétegenkénti testfelépítés • elsődleges alaklétrehozás • nincs szerszám • minden darab önálló termék • gyors (átfutási idő, változatok) • automatizált



6.4 Az eljárások csoportosítása A termék funkciója alapján: •

Szemléltető modell

•

Gyártást támogató modell

•

Funkcionális modell

A rétegelőállítás stratégiája alapján: •

pontról-pontra

•

vektor mentén

•

felületről felületre



2

Eljárások csoportosítása Az eljárás fizikai tartalma alapján: •

SLA: Stereolitography (foto-polimerizáció) 3D System, Cubital

•

SLS: Selective Laser Sintering (lézer szinterelés)

•

FDM: Fused Deposition Modelling (3D Plotting)(huzalfelkrakás) Stratasys

•

LOM: Laminated Object Manufacturing (lemezelt technikák) Helisys

•

DSP Direct Shell Production (Droplet Deposition, 3D Printing): (keramikus vagy műanyag por ragasztása) Solingen

•

Egyéb technikák : felrakó hegesztés, lemezkivágás, vízsugaras vágás,


EOS, DTM


6.5 A gyors prototípus készítés lépései • CAD rajz elkészítése: kimenet .STL formátumban

• Szeletelés és letapogatási stratégia elkészítése • „Nyers” darab előállítása (Green part) • Utólagos kezelés Töltőanyag ill. támaszok eltávolítása, tisztítás, hőkezelés, anyagkezelés-keményítés, felületkikészítés Miskolci Egyetem Gépgyártástechnológiai Tanszék


3

6.6 SLA, Sztereolitográfia Anyag: folyékony gyanta, viasz Rétegvastagság: 0,1-0,2 mm

Mivel folyadékban van támaszról kell gondoskodni



SLA, Sztereolitográfia Utólagos hőkezelés (kikeményítés) mindig szükséges. Polírozás, festés lehetséges Sztereolitográfiáhosz használt epoxigyanta tulajdonságai Epoxi2 Epoxi1

Szakítószilárdság (Mpa)

46-47

59-60

Szakadási nyúlás (%)

11-2

7-19

33

27-30

1628

2920

Ütőmunka (kJ/m2) Rugalmassági modulus (Mpa)



4

6.7 STL, Szelektív lézer szinterelés Anyag: gyanta, műanyag fémpor keverék (Rm=400MPa)

Funkcionális alkatrészek Miskolci Egyetem Gépgyártástechnológiai Tanszék


Szelektív lézer szinterelés

DTM Laser Sinterstation 2500 berendezés

Három különböző eset •A szemcsék a határfelületen egymásba folynak (műanyag porok) •Keverék fémpor alacsony olv. pontú részei megolvadnak •Műanyaggal bevont fém v. kerámia por összeolvasztása, majd beitatása pl bronzzal Miskolci Egyetem Gépgyártástechnológiai Tanszék


5

Szelektív lézer szinterelés Technológiai jellemzők Por összetétele

Szemcsenagys ág Um

Rétegvastagsá g mm

Lézer teljesít ménye, W

Pásztázási sebesség

Bronz-Nikkel

10-150

0,1-0,3

10-200

20-200

Bronz-Vas

30-90

0,1-0,3

150-200

150-200

Alumíniumoxid

20

0,1-0,3

-

-

Réz-poliamid

-

0,1

15

50/0

RapidSteel2.0

-

0,075

17

1250

Duraform

25-90

0,1

4

1675



6.8 FDM, Huzalfelrakás

Anyag: hevített (200 oC) gyanta, műanyag Miskolci Egyetem Gépgyártástechnológiai Tanszék


6

FDM, Huzalfelrakás



6.9 LOM, lemezelt technikák

Anyag: papír, polyester film, szövet, kompozit Miskolci Egyetem Gépgyártástechnológiai Tanszék

•Olcsó •Gyors •Komplex geometria


7

LOM, lemezelt technikák



6.10 DSP, por ragasztása Anyag: keramikus vagy műanyag por + ragasztó •rideg •utókezelés mindig •gyantával beitatás



8

DSP, por ragasztása

Munkatér

A gép látképe



DSP, por ragasztása

A munkatér kibontás

Kész darabok



9

6.11 Egyéb technikák

• • • •


vízsugaras vágás felrakó hegesztés fémlemezek összeszerelése stb


6.12 Előnyök és hátrányok Előnyök

Hátrányok

•

„gombnyomásra” történő gyártás

•

automatizált

•

vetemedés

•

gyors (átfutási idő, változatok)

•

zsugorodás

•

nincs szerszám

•

porozitás

•

komplex alkatrész(ek)

•

felületminőség

•

szerelt alkatrészek (ún. „benszülöttek” is készíthetők)


•

pontosság

•

mechanikai tulajdonságok

•

„lassú”


10

6.13 A gyors prototípus készítés alkalmazási területei Szerszámozás (közvetlen); 3,7

Öntőminta; 6,3 Gyors szerszámozás; 13,4

Mérnöki modell; 16,9 Szerszámgyártói modell; 5,4

Javaslatok; 3,6 Árajánlatok; 1,4 Szerelés Ergónómiai; 4,6 ellenőrzés; 18,2

A termék funkciója alapján:

Egyéb; 3,8

• • •

Funkcionális modell; 22,7

Szemléltető modell Gyártást támogató modell Funkcionális modell



A gyors prototípus készítés alkalmazási területei Hadiipar 9%

Egyéb 8%

Akadémiai szekt. 7%

Autóipóip. 23%

Repülőgépip. 8%

Orvosi szekt. 10% Keresk.term. 26%

Gépipar 9%

RP módszerek alkalmazási területei (2002 Wohlers Associates) Miskolci Egyetem Gépgyártástechnológiai Tanszék


11

6.14 A gyors prototípus készítés térhódítása A világban évente installált RP rendszerek száma

A világban évente elkészített RP modellek száma



A gyors prototípus készítés térhódítása % Kína 5%

Egyéb 10%

Korea 2%

USA 42%

A világban 1998-ban installált RP rendszerek százalékos megoszlása (Wohlers Associates)

Japán 19% Olaszo. 4% UK 4%

Svédo. 1% Franciao. 3%

Németo. Kanada 1% 9%

Kb 7000 rendszer Magyarországon: 6db Miskolci Egyetem Gépgyártástechnológiai Tanszék


12

A gyors prototípus készítés térhódítása Piaci részesedések



6.15 Esettanulmányok Gyors prototípus készítés alkalmazása közvetlen szerszámozáshoz •Lézer szinterelt bélyeg és matrica, mélyhúzó szerszámhoz •Kissorozatgyártásban •Vékony alumíniumlemezek húzásához



13

Mélyhúzandó alkatrész +D geometriai modellje



Mélyhúzó szerszám konstrukciós felépítése



14

3D testmodellek elkészítése

Bélyeg

Matrica Kimenet: STL formátumban Miskolci Egyetem Gépgyártástechnológiai Tanszék


Szelektív lézer szinterelés Anyag: nikkel-bronz-rézfoszfid Rm=200 Mpa, 70HB

Lézer szinterelt bélyeg és matrica Geometriai ellenőrzés Miskolci Egyetem Gépgyártástechnológiai Tanszék


15

A teljes tervezés folyamata • Alak felismerés

Geometria CAD

Technológia

•

Adatbázisra épülő elemkiválasztás

CAM

Dat Result a

Mérés Computer Aided Decision Support Miskolci Egyetem Gépgyártástechnológiai Tanszék


Alkatrészek mélyhúzása - 19 alkatrész 30perc alatt - 15 perc várakozás (hűtés) - 10 sorozat legyártása, 190 db - lemezvastagság: 0,7 mm - húzási mélység 16 mm Kopási nyomok a szerszámon nem érzékelhetők



16

Különböző alkalmazások

Térdprotézis Szivattyúalkatrész



Orvosi alkalmazások

1.

2.

3. Miskolci Egyetem Gépgyártástechnológiai Tanszék

4. Dr. Maros Zsolt [email protected]

17

Művészetek



Kultúrtörténet

Múmia rekonstruálása roncsolásmentesen



18

6.16 Kitekintés

A jövőbeni lehetőségek szinte korlátlanok ?? •új anyagok és •új technológiák

Kereskedelemben beszerezhető háztartási RP rendszerek ??



19

6. Gyors prototípus készítés. 6.1 Történeti áttekintés

Recommend Documents