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
A modellek és prototípusok szerepe a termékfejlesztésben Német Ipari Formatervezők Egyesületének (VDID) ajánlása szerint megkülönböztethetünk: • • • • • •
aránymodellt, ergonómia-modellt, designmodellt, funkciómodellt, prototípust, széria mintadarabot.
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.
A modellek és prototípusok szerepe a termékfejlesztésben
Technológia
Gyorsprototípus készítés Koncepció modellezés
Alkalmazás
Funkció prototípus készítés
Gyors szerszámkészítés
Generatív gyártási eljárás Koncepciómodellek készítése Funkció prototípusok készítése Generatív szerszámkészítés
Gyors gyártás
1. ábra. Gyors prototípus készítés és alkalmazási területei
Generatív sorozatgyártás
A generatív gyártási eljárások jellemzői
2. ábra. Gyorsprototípus készítési eljárások modellgenerálási elve
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.
A generatív gyártási eljárások jellemzői
3. ábra. a) Körív közelítésének húrhibája b) Gömb felület közelítése háromszögekkel
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.
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
A fizikai rétegmodell generálása
A modell előállítási elvéből adódó lépcsőzöttség a) Furat tengelye a rétegek síkjában b) Furat a rétegekre merőlegesen
Az anyagi rétegmodell elkészítése
5. ábra. Gyorsprototípuskészítési eljárások osztályozása a felhasznált anyagok alapján
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)
Sztereolitográfia
Sztereolitográfia
Szelektív lézerszinterezés
FDM
LOM
[Prof. Dr.-Ing. M. Eigner , Virtuelle Produktentwicklung I., TU Kaiserslautern, VPE]
3D Printing
3D nyomtatás
6. ábra. A 3D nyomtatás elvi vázlata
[Prof. Dr.-Ing. M. Eigner , Virtuelle Produktentwicklung I., TU Kaiserslautern, VPE]
3D Printing
TWUB L. f. Maschinenkonstruktion und Produktentwicklung http://www.gt3.bme.hu
A gyorsprototípus készítési eljárások minősítése A fontosabb értékelési szempontok a következők: • Felhasználható anyagok • Modellek fizikai tulajdonságai • Részletek megjelenítése, pontosság, felületi minőség.
A gyorsprototípus készítési eljárások minősítése Részletek megjelenítése, pontosság, felületi minőség
A gyorsprototípus készítési eljárások minősítése
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
