Gyors prototípus gyártás (Rapid Prototyping, RPT)
2009.11.09.
Konkurens (szimultán) tervezés: Alapötlet
Részletterv Vázlat Prototípus Előzetes prototípus
A prototípus készítés indoka: - formai kialakítás ellenőrzése - funkció vizsgálat - előzetes gyártás (szerszám)
Bevizsgálás
A gyors minta vagy prototípus készítés: • olyan új gyártási technológiák , amelyek az alkatrészeket (modell, prototípus) a számítógépes modell alapján, rétegenként építik fel • a 3D-s CAD modellek prototípussá transzformálása A RP módszerek sajátosságai: • elsődleges alaklétrehozást jelentenek, • a testet egy CAD modell szeletelését követően rétegenként építik fel • automatizáltak, • gyors átfutási időt tesznek lehetővé, • nincs szükség szerszámra, • minden darab önálló.
Cél: • gyors mintadarab készítés • gyors munkadarab készítés • gyors gyártószerszám készítés Alapanyagok: • folyékony monomerek: • porok, őrlemények • szilárd fóliák
A legelterjedtebb gyors prototípus gyártási módszerek: • • • • • •
Sztereolitográfia (SLA, foto-polimerizáció) Lézer szinterelés (Selective Laser Sintering, SLS) Lemezelt anyagfelépítés (Laminated Object Manufacturing, LOM) Huzalfelkrakás (Fused Deposition Modelling, FDM ; 3D Plotting,) Por ragasztás (DSP Direct Shell Production ,Droplet Deposition) 3D-s nyomtatás (3D Printing)
Az alkalmazott módszerek csoportosítása anyagok szerint:
Az alkalmazott módszerek csoportosítása alakadás szerint:
Előkészítés: • szilárd test modell – geometriai (CAD) modell • felületi hálógenerálás • rétegképzés
CAD modell
Mechanikai modell
Formaterv
Késztermék Funkcionális modell
Sztereolitográfia (SLA): Foto-polimerizáció pásztázó fej lézer
lehúzó kés
tartók
polimerizálódó folyadék
asztal
- fény (UV) hatására polimerizálódó folyadék - lézer sugárral pásztázva, rétegenként megvilágítva - részbeni polimerizálódás, majd utólagos UV kikeményítés
Jellemzők: • Rétegvastagság:0.076 - 0.50 mm • A vékonyabb rétegek jobb felbontást biztosítanak, következésképpen bonyolultabb formák gyárthatók • Nagy felbontásnál jelentősen nő a gyártási idő
• Alapanyag: folyékony monomer ( • A polimerizáció a lézerrel előállított UV fény hatására történik • Pásztázási sebesség: ~ 500 to 2500 mm/s
Egy réteg előállításához szükséges idő:
Ti
Ai Td vD
Ahol: Ti = i réteg ideje; Ai = réteg terület
v = átlagos pásztázási idő D = a lézernyaláb átmérője Td = újrapozícionálási idő
A teljes modell előállítási ideje:
Tc
ni
Ti
i 1
Selective Laser Sintering (SLS): Lézer szinterelés Lézer sugárforrás
Sugárnyaláb mozgató tükör
Porterítő henger Munkatér Portartály Süllyeszthető alaplap
A letapogató lézer sugár energiája speciális fémpor rétegenkénti megolvasztásával (szinterezés) építi fel a munka-darabot.
Selective Laser Sintering (SLS): Lézer szinterelés
Jellemzők: • Rétegvastagság:0.04 mm • CO2 Lézer, kb. 20-200W • Alapanyag: polikarbonátok, nylon, üvegszálas nylon, fém és kerámia por
Laminated Object Manufacturing (LOM): Lemezelt/rétegelt anyagfelépítés:
Fused Deposition Modelling (3D Plotting, FDM): Huzalfelrakásos módszer:
3D-s nyomtatás:
3D-s nyomtatás:
Alkalmazási terület 1. Formatervezés 2. Műszaki tervezés és elemzés 3. Szerszámtervezés, gyártás
Formatervezés: • A 3D-s terv elkészítése rövid idő alatt • Előnyök: • Lerövidült prototípus gyártás
• Az alkatrészek geometriájának vizualizálása • A tervezési hibák korai kiszűrése • A tömeg és geometriai jellemzők gyors kiszámítása
Műszaki tervezés és elemzés • Az alkatrészek modelljei lehetővé teszik bizonyos elemzések és tervezési korrekciók végrehajtását • Különböző alakú és stílusú alkatrészek esztétikai megjelenése
• Vizsgálatok végzése (szélcsatorna) • Szilárdsági vizsgálatok • Szerszám tervezéshez és gyártáselőkészítéshez elő-alkatrészek készítése
Szerszám tervezés • Gyors szerszámgyártás (rapid tool making (RTM))
• Két lehetőség : 1. Közvetett módszer (sablonok) 2. Közvetlen módszer (öntőminta)
Gyártás • Kis műanyag sorozatok • Szerelés nélküli bonyolult formák • Egyedi méretű alkatrészek (implantátumok)
Hátrányok: • Méretpontosság: • Lépcsős felület ferde síkoknál • Zsugorodás és deformáció fellépése
• Korlátozott rendelkezésre álló alapanyagok • A mechanikai jellemzők a mindenkori felhasznált anyagok jellemzőiből következnek
