Készségfejlesztő technikák

Készségfejlesztő technikák Összeállította: Dr. Péter József

Előadásvázlat

ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 1 Fólia

Dr. Péter József Készült a Nemzeti Fejlesztési Terv HEFOP 3.3.1 Operatív Programja keretében

Készségfejlesztő technikák

MODELLEZÉS Előadásvázlat Összeállította: Dr. Péter József




Modellezés Modellt évezredek óta készítenek az emberek. A korai modellek egyike a Mezopotámiában fellelt Kr. e. 2600 körül készített ezüst hajómodell.




Modellezés Kr. u. kb. 120-ból származik egy korai mechanikai modell, egy gőzzel forgatott gömb. James Watt 1736-ban mutatott be egy gőzgép modellt, James Mudrock valamivel később gőzmozdony modellt készített. A feltalálók, hogy elképzelésük megvalósításához pénzt gyűjtsenek, modelleket készítettek.




Ipari jellegű modellgyártás A XX. szd. kezdetén jelentek meg a játékként használt modellek, melyek kezdetben elnagyol darabok voltak. Az első modellgyárat a Citroen hozta létre, modelljeik 1:11 méretarányban készültek. A II. világháborút követően a modellkészítés nagyüzemi tevékenységgé vált, amit a fémek és a műanyagok öntési technológiájának tökéletesedése napjainkig gazdagít. Kialakultak az általánosan elfogadott méretarányok: 1:32, 1:48, 1:72, 1:100, stb., az autóknál 1:12, 1:24, 1:32, stb. ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 4 Fólia



A modell hasznosítása A gazdaság szereplői a termékfejlesztés egyes fázisaiban szándékaik, képességeik és lehetőségeik bemutatására vagy a felhasználók észrevételeinek megismerésére modelleket használnak. Modellt használ a repülőgép- és autógyártás-, a hajóipar, a hadi- és gépipar, az építészet, a bútorgyártás, az ipari formatervezők, a reklámés szórakoztatóipar, az oktatás.




Karosszériatervezés A korszerű autókarosszéria tervezés kezdete Harley Earl (1893-1969) munkásságához köthető. A karosszéria tervezéssel apja Los Angeles-i gyárában ismerkedett meg, ahol kidolgozta a modellkészítés új technikáját. Korábban a modellek anyaga a nehezen megmunkálható gipsz volt, Harley Earl a modellkészítéshez a könnyebben alakítható agyagot választotta.




Karosszériatervezés

LaSalle. A gépkocsit Harley Earl tervei alapján 1927-től gyártotta a GM




Karosszériatervezés

A gépkocsi gyártók kicsinyített és valódi nagyságú modelleket egyaránt használnak. Az első formatervek rendszerint a jól formálható agyagból készülnek. Kicsinyített modellek segítségével vizsgálják pl. szélcsatornákban a jármű körüli légáramlást. A szélcsatorna vizsgálatok során a jármű úttesthez viszonyított mozgását futó padlózattal valósítják meg. ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 8 Fólia



Oktatás, tanítás

A látás nagy szerepet tölt be a megismerésben. A megismerés a tanítás során szervezett formában történik, az oktatáshoz használt modellek többsége a feladatra szakosodott vállalkozás terméke. ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 9 Fólia



Oktatás, tanítás

Oktatáshoz használt modell a XX. elején és száz évvel később




Reklámipar A modell lehetővé teszi a nagyméretű darabok korlátozott nagyságú térben történő bemutatását. A modell bemutatja a termék értékeit és kihasználja a három dimenziós darabnak a két dimenziós ábrával szembeni előnyeit. A modell megfogható, megtapintható.




Hobby, játék, szórakozás A játék leköti figyelmünket, kikapcsolódást nyújt, szórakoztat. Johan Huizinga holland művelődéstörténész szerint az ember homo ludens (játszó ember), eredendően szeret játszani. Ebből a játékigényből vezethető le a modell építők és gyűjtők többségének hobbyja, kedvenc időtöltése.




Modelltípusok A felhasználási területtől függetlenül többféle modell létezik: • • • •

Tanulmány modell (Study Models) Bemutató modell (Presentation Models) Mintadarab (Mock-ups) Prototípus (Prototypes)




Tanulmány modell A tanulmány modellt (Study Models) az első benyomások megismerésére szolgál vagy az újabb ötletek felbukkanását segíti. A modell készülhet a könnyen és jól alakítható agyagból, vagy lehet RP modell. A tanulmány modell 3D-s vázlat. A gyorsaság és a friss benyomások megszerzése adja értéküket.




Tanulmány modell

Az űrsikló és a szállító rakéta tanulmány modellje. ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 15 Fólia



Bemutató modell Bemutató modellt (Presentation Models) akkor készítenek a termékfejlesztők, amikor már kialakult és kellően dokumentált a megvalósítandó termék. A bemutató modell a megrendelő számára készül, hogy az valós képet kapjon a termékről. A bemutató modellek többsége agyagból készül, a kis és közepes méretű darab RP modell. A bemutató modell felülete a tanulmány modellhez viszonyítva jól kikészített.




Bemutató modell A bemutató modell lehetőség szerint valódi méretben készül. A járművek léptékarányosan kicsinyítettek más esetben (pl. az érme bemutató modellje) nagyítottak.




Mintadarab A mintadarab (Mock-ups) valódi méretben készül. A mintadarab bizonyos vizsgálatok elvégzésére is alkalmas, pl. tanulmányozható a gépkocsi belső tere. Raymond Loewy: Studebaker




Prototípus A prototípus (Prototypes) mérete és anyaga a végleges termékével azonos, eltérés a készítés módjában van. Rajta végzik az utolsó gyártásellenőrzést.




A felhasználható anyagok A modellek anyaga változatos, lényeges, hogy viszonylag könnyen és gyorsan megmunkálható legyen. Modell anyaga • • • • • •

Agyag Gipsz Fa Műanyag Fém A felsorolt anyagok kombinációja




AZ AGYAGMODELL Előadásvázlat Összeállította: Dr. Péter József




Az agyag Az agyagtárgy alapja egy likacsos vagy tömör törési felületű, sárga, vörös vagy fehér színű test, amely meghatározza a tárgy alakját. Ezt alaptestnek, vagy cserépnek nevezzük, mely esetenként fényes, színtelen, vagy színes üvegszerű réteggel, mázzal van bevonva. Egyes tárgyaknál a máz felett, vagy máz alatt festés és díszítés is található.




Az agyag A kerámiakészítés a legrégibb tudatos emberi tevékenységek egyike. Ide tartozik azoknak a tárgyaknak a készítése, melyeknek fő nyersanyaga az agyag. Agyagnak nevezzük az olyan földféleséget, melynek jellemző tulajdonsága, hogy vízzel áztatva képlékeny, vagyis gyúrható, formálható, alakját kiszáradás után is megtartja és kiégetve összetartó, kemény, kőszerű anyag lesz, mely vízzel többé nem áztatható fel. Az agyagtárgyak készítése tehát az agyag formálhatóságán és a tűzben való megkeményedésén alapszik.




Az agyag Az agyag elnevezés a sokféle agyagfajta gyűjtőfogalma. Minden előfordulás más összetételű, az egyes lelőhelyek anyagai nem azonosak a többiével, és eltérő ásványi, fizikai és kémiai tulajdonsággal rendelkeznek. Az agyag különböző ásványok keveréke, azaz agyagos kőzet. Valamennyi agyag fő alkotórésze az agyagásvány, elsősorban a kaolin, kísérő ásványként a keletkezés módja által meghatározott eltérő mennyiségű kvarc, földpát, mész, csillám is található benne.




Az agyag Az agyag mint természetes nyersanyag mindenütt előfordul. Az agyag számunkra akkor értékes, ha nagyobb mennyiségben és azonos tulajdonságokkal, gazdaságosan kinyerhető mennyiségben fordul elő. A hasznosítható agyag-előfordulások így az ún. agyagtelérektől a nagy kiterjedésű és a gépi kitermelést hosszú ideig lehetővé tevő agyagbányákig terjednek.




Az agyag Fazekasagyagok: Képlékeny különösen kézi formázáshoz alkalmazható agyagok. Nagyobb részt színesre égnek és már kevésbé magas hőfokon is jó szilárdságú cserepet adnak. Fehérre égő tűzálló agyagok: A betömörödéshez viszonylag magas hőfokot igénylő agyagok, amelyeket a fazekasműhelyekben elsősorban fehérre égő engobok alapjaként alkalmaznak, amelyekből színtestek és oxidok hozzáadásával színes engobok állíthatóak elő.




Az agyag Színesre égő agyagok: Színesfém-oxidok (elsősorban vas-oxid, titán-oxid, mangán-oxid) által szennyezettek. Ezek az alkotórészek egyben folyósító anyaként a cserépre is kihatnak. A színintenzitás a színezőanyag mennyiségétől a sárgától a világos vörösön át a sötétvörös, barna, majd fekete árnyalatig terjed. Engobagyagok: Természetes színű agyagok tiszta égési színnel. A tapadó képesség szempontjából ügyelni kell az alapcseréppel való összehangolással.




Az agyag Homokos agyagok: erősen homokos, színesre égő agyagok (elsősorban a tégla és cserépipar nyersanyaga). Kevésbé képlékenyek, soványak, de szárításkor és az alacsonyabb hőfokú égetéskor is formatartók. Öntőagyagok: Agyagok, amelyek folyósításához kevés víz szükséges (nem túl zsíros agyagok) és az elektrolitok adagolására érzékenyek, ezzel is csökkentve a feldolgozásukhoz szükséges víz mennyiségét.




Az agyag Márgás agyagok: Magas természetes mésztartalmú (kb. 30%-ig) agyagok. Különösen fajansztermékek készítésére alkalmas jó mázhordó agyagok (hajszálrepedésre kevésbé hajlamosak, a csekély lágyuláspontolvadáspont közötti intervallum miatt a betömörödésig nem égethetők, mert kiolvadási jelenségek is felléphetnek).




Az agyag Betonitagyagok: (betonitok). Önmagukban nem feldolgozhatóak, mert a duzzadási képességük rendkívül nagy és ezzel arányos a deformálódó képességük is. Kis mennyiségben javítják a massza képlékenységét. Kis mennyiség a máziszapba adagolva is előnyös, amennyiben az adagolandó kaolin egy részét betonittal helyettesítjük. Kőedényagyagok: Már közepes hőfoktartományban (1100…1200 ˚C) tömörre égnek és széles lágyulási intervallumot mutatnak, azaz a teljes betömörödés után a hőfok emelkedése ellenére alaktartók maradnak




Az agyag Mangános agyagok: A természetben magasabb mangán-oxid tartalommal rendelkeznek és feketére égnek. Elsősorban a masszák színének sötétítésére használják. Tűzálló agyagok: Magas hőfokon tömörödnek. Alkalmazásuk elsősorban tűzálló kerámiai termékek gyártásánál kerül sor.




Az agyag Samottos agyagok: Masszák, amelyekbe utólag samottot (10…50%) kevernek. A szemcsemérettől függően finom vagy samottmasszát különböztetünk meg. Képlékeny agyagok: Képlékennyé tételükhöz sok víz szükséges, nagy kötőerővel rendelkeznek, nehezen száradnak, repedésre és deformációra hajlamosak.




Az agyag Sovány agyagok: A képlékeny agyagos összetevőt nagyobb mennyiségű nem plasztikus agyag (legtöbbször homok) helyettesíti. Ellenkező tulajdonságokat mutat, mint a zsíros agyag. Bitumenes agyag: (tűzálló palák) Agyagok, melyek a természetben finom szervas részecskékkel telítettek, nyers állapotban sötét színűek, ennek ellenére égetés után színük tiszta fehér is lehet.




A kaolin A kaolin a keletkezési helyén található mállás termék. El nem mállott ásvány- és kőzettartalma magas. Feldolgozása előtt a kaolint megfelelően elő kell készíteni. A nyers kaolinból – legtöbbször nedves mechanikai eljárással – kiiszapolják a kerámiailag értékes, finomszemcsés agyagásványokat és ezzel elválasztják a nem képlékeny, durvább szemcsés kísérő anyagoktól. A víztelenítés után többé-kevésbé nedves, iszapolt kaolin marad vissza.




Az agyag formázhatósága Az agyag legsajátosabb tulajdonsága a képlékenység. A kaolinok általában nem olyan képlékenyek, mint a másodlagos fekvőhelyen található agyagok. Ez részben annak tulajdonítható, hogy a kaolin kristályos, pikkelyes részecskékből áll, míg a másodlagos fekvésű agyagok finom apró gömböcskékből állnak, mert az agyagrészecskék a víz általi elhordás során lecsiszolódtak, legömbölyödtek.




Az agyag formázhatósága A jól formálható agyagok sikamlós, zsíros tapintásúak, beáztatáskor sok vizet vesznek fel, ennélfogva száradáskor erősen zsugorodnak. Az ilyeneket kövér agyagoknak, az idegen ásványi anyagokat tartalmazó, rosszabbul formálható és száradás alatt kisebb mértékben zsugorodó agyagokat sovány agyagoknak nevezzük.




Az agyag képlékenysége A vizsgálatok szerint az agyagszubsztanciának két módosulata van, egy kristályos, az ún. kaolinit és egy amorf kolloidális. A sovány kaolinokban főleg az előbbi az uralkodó, míg az erősen képlékeny tűzálló agyagokban sok a kolloid módosulatú agyagszubsztancia (allofanoidok). A képlékenységet nagymértékben elősegítik az agyagban levő organikus kolloidok is (humuszsav). Az agyag képlékenysége mesterségesen hozzákevert kolloidokkal fokozható (pl. dextrin, csersav), hidroxil-ionokkal pedig csökkenthető (pl. szóda, mészvíz).




A képlékenység változtatása A kerámiamasszák általános jellemzője a képlékenység, jóllehet ennek fokozatai eltérőek lehetnek. Ez a nagyon képlékeny masszáktól olyan összetételű masszákig terjed, amelyeknél a képlékenység nagyon kicsi (zsíros masszák és sovány masszák).




A képlékenység változtatása A kövér agyag formáláskor a kézhez és szerszámokhoz tapad, szárításkor és égetéskor görbül, vetemedik és gyakran el is reped, mert minél kövérebb az agyag, annál nagyobb mértékben húzódik össze a szárítás és égetés alkalmával. Az ilyen agyagokat soványítani kell nem képlékeny ásványi anyagok hozzákeverésével. A soványító anyagok célja lehet az is, hogy az agyag tűzállóságát növeljék, vagy csökkentsék. Utóbbi esetben a soványító anyag elősegíti az anyagnak alacsonyabb hőfokon való megkeményedését és tömörödését.




Az agyag nedvességtartalma ö

Az agyag 100 C -on elveszti a benne levő nedvességet, de az ö ö agyagszubsztanciában levő vegyileg kötött víz csak 575 C és 800 C ö közötti hőmérsékleten távozik el. 800 C fölött megindul a vegyi folyamat az anyag és az agyagban levő idegen anyagok között és különböző összetételű szilikátok keletkeznek, aminek következtében az agyag megfelelő keménységet nyer. A hőfok emelésével az agyag térfogata fokozatosan kisebbedik, a részecskék közti lyukacsok mindig kisebbek lesznek, végül az agyag megolvad.




A massza előkészítése Az agyag normális, légszáraz állapotban nem képlékeny, de morzsolható és porítható. A részecskék nem kötődnek és merevek. A víz hozza létre az agyagrészecskéknek mozgékonyságát és a kötőerőt. Az agyag-víz kötődésnek létrehozása az előkészítés feladata.




A massza előkészítése A nyersanyag légszáraz állapotban többé- kevésbé porózus, kapillárisokkal átszőtt, ezért gyors vízfelvételére képes. A folyamat annál intenzívebb, minél szárazabb az agyag. A massza előállítása elsősorban abból áll, hogy az agyagot vízzel elegyítjük és kölcsönhatásba hozzuk. Ezt intenzív mechanikai hatás követi, amelynek eredményeként a két komponens a teljes homogenitás eléréséig keveredik.




A massza előkészítése A formázás a képlékeny massza nyomásával történik. A nyomásnak a lágy massza kevésbé áll ellen, mint a szárazabb. Ha a formázásra váró agyagtömb inhomogén, azaz lágyabb és keményebb csomók vannak benne, a formázás nem lehet tökéletes. Arra kell törekedni, hogy massza eloszlása tökéletesen egyenletes (homogén) legyen.




A massza előkészítése A kerámia massza előkészítéséhez kézi vagy gépi ráhatás szükségesek. A kézműves műhelyekben elsődlegesen két jól bevált módszer jöhet szóba: az áztatás és az iszapolás.




A massza előkészítése Az áztatás Ennél az egyszerű és olcsó eljárásnál a légszáraz, felaprított agyagot edénybe tesszük és vízzel felöntjük. A vízmennyiség annyi legyen, ami megfelelően formázható agyagmasszát eredményez. Ezt kísérlettel állapítjuk meg. Erre nincs általános szabály, mert az egyes alapanyagok vízigénye nagyon eltérő. Az agyag a vizet addig szívja fel, míg a teljes anyagmennyiség átitatódik, a szárazfészkek megszűnnek és beáll az ún. telítettség. Az áztatás részeként az agyagot kézzel vagy géppel alaposan át kell dolgozni.




A massza előkészítése Iszapoláskor agyaghoz vizet adagolunk, hogy hígfolyós agyagiszap keletkezzen. A masszát intenzíven keverjük, szükség esetén folyósságát víz hozzáadásával javítjuk, majd a masszát szita segítségével leszűrjük. A szűrés előnye, hogy eltávolítja a nemkívánatos szilárd részeket és szennyeződéseket. Az iszapolás végén a masszából el kell távolítani a fölösleges vizet, ami pl. gipsz lapok vagy gipsz formák segítségével történhet. Az iszapolást követően a masszát pihentetni kell. ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 46 Fólia



A massza tárolása Az előkészített masszákat bizonyos ideig tárolni, érlelni kell, mert ez alatt javul a massza formázhatósága. A massza képlékenyebb, hajlékonyabb lesz. A szakember ezt érlelésnek nevezi. Érlelésre párás, sötét pincék, betonozott és jól zárható tárolók alkalmasak. Kisebb mennyiségű agyagot a kiszáradás veszélye nélkül tárolhatunk hűvös helyen, zárt műanyag zsákban. Képlékeny állapotban tartható hosszú időn keresztül a fóliával letakart massza.




Agyaglapok készítése A massza kézi formázásnál gipszformákra való öntéssel vagy lap alakban használható. Lapok készítése. Az előkészített masszát nem túl lágy állapotban ráhagyva a kívánt lapvastagságra és nagyságra, alátéthez ütögetjük. Az ütögetésének igen erőteljesen kell lenni, hogy a agyagtömb teljes keresztmetszetében tömörödjön.. Az esetleges légzárványok és gyűrődések rontják az alakíthatóságot. Az alátét egyenletes legyen, legcélszerűbbek a gipsz- vagy márványlapok.




Agyaglapok készítése Több lap tuskóból szeleteléssel, egymásra helyezett lécpárok és vágóhuzal segítségével készíthető. A vágott felületet minden vágás után jól ki kell simítani.




A kézi formázás szabályai Akinek agyag kerül a kezébe, önkéntelenül is gyúrni, nyomkodni kezdi a képlékeny anyagot, először az alakítás különösebb szándéka nélkül, egyszerűen afölötti örömében, hogy az agyag olyan engedelmesen követi kezének akaratát, és változatlanul megőrzi az adott formáját. Az a hajlam, hogy a képlékeny agyaggal foglalkozzunk, ösztönös tevékenység, ami embert szolgáló tárgyak és mesterségek kialakulásához vezetett.




A kézi formázás szabályai A masszát alaposan elő kell készíteni. Amennyiben a massza túlságosan lágy, az agyag ráragad a formázó kézére, ami megnehezíti a megmunkálást. A massza állagának olyannak kell lennie, hogy megmunkálás közben ne ragadjon az ujjakra. Nem lehet túl száraz, mert ilyenkor a massza nem képlékeny és rosszul alakítható.




A kézi formázás szabályai Ha agyagmassza csomókat helyezünk egymás mellé, az illeszkedő helyeket jól meg kell nedvesíteni, kézzel alaposan össze kell nyomni és keverni, nehogy száradáskor szétváljanak az illesztések.




A kézi formázás szabályai A formázás eredménye az alkotón és mindenek előtt a kezén múlik; a massza követi a formázó elképzelését, hangulatát, de tekintettel kell lenni az agyag alakíthatóságára is. Nem léphet át a formázó statikai határokat, ügyelnie kell a szilárdságra, nem dolgozhat túl vékony vagy túl vastag fallal. A cél az egyenletes, jó kivitelű arányos darab.




A kézi formázás szabályai A nagyobb modellek szakaszosan készülnek. Az alsó résznek egy kicsit száradni kell, hogy a munka folytatható legyen, nehogy összenyomódjon az alsó rész az újonnan felrakott réteg hatására. A munkadarabot szobahőmérsékleten pihentetjük. Mivel a darab mindig a felső peremes részeknél szárad a leggyorsabban, ezek száradását pl. fóliás takarással mérsékeljük. A száradási idő csökkentése érdekében célszerű több munkadarabot munkába vennünk.




A modellkészítés technikája A modellkészítés technikája a szabad kézi formázáson alapul, egyszerű segédeszközök, mint pl. simító-fák, huzalhurok alkalmazásával. A modell nagyságának megfelelően választjuk meg a tömör vagy az üreges felépítést, illetve utólagosan üregeljük ki a nagyobb, tömör darabokat. A kisebb darabokat teljesen tömörre formázhatjuk különösen ha a masszát megfelelően soványítottuk.




A modellkészítés technikája A nagyobb modelleket, vagy vastagabb részeket indulásnál üregesre célszerű készíteni. A vastag részeket utólag szét kell vágni, ki kell vájni és ismét össze kell illeszteni. A daraboláshoz a megformázott tárgyat huzallal átvágjuk, huzalhurokkal, vagy kanállal a megfelelő falvastagságúra üregeljük, majd a vágási felületek mentén összeragasztjuk.




A modellkészítés technikája A ragasztáshoz a vágott felületet egyenetlenné tesszük, megnedvesítjük, agyagiszapot viszünk az illesztő felületekre, majd a részeket erősen összenyomjuk. Ügyelni kell, hogy az illesztő felületeken ne keletkezzenek kifelé zárt üregek, mivel a bezárt levegő a szárításnál (vagy az égetés során) szétveti a modellt. Ennek megelőzésére egy kis kivezető nyílást szúrni a modell falába.




A modellkészítés technikája Ha a modell változó falvastagságú, a massza összetételére nagy gondot kell fordítani. Ilyen esetben célszerű a száradásra (és égetésre) kevésbé érzékeny masszát választani. A kövér masszát samottal, vagy más soványító anyaggal kell keverni. Különösen alkalmas erre a célra a könnyen beszerezhető téglaagyag. A téglaagyag kellően sovány a vastag falú darabok előállításához, mivel a belőlük előállított tömör tégláknak is meg kell őrizniük az alakjukat a szárítás és az égetés során.




A modellezés szerszámai

A modellezés szerszámai a művelet finomsága szerint csoportosíthatók. Gereblyével alakítja ki a modellező a modell fő részeit. ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 59 Fólia




A modellező sablonokat készít. A sablonok formája változatos, közülük néhányat a L, M, N, O és P jelű ábra mutat. A sablon a modell 2D-s metszete ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 60 Fólia




A részletek kialakítása a fő méretek és arányok kialakítása után következik. A finom részleteket, hurokkal, árhoz hasonló vékony és hegyes szerszámokkal lehet kialakítani ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 61 Fólia



SZÁMÍTÓGÉPPEL SEGÍTETT MODELLKÉSZÍTÉS Előadásvázlat Összeállította: Dr. Péter József




Bevezetés A piaci verseny növekedése, a vevőért folytatott küzdelem a termékfejlesztés átalakulásához vezetett. Az időigényes soros fejlesztést felváltotta a párhuzamos fejlesztés, azt az egyidejű fejlesztés, aminek feltétele az adatokhoz hozzáférés, a csoportok közötti gyors adatáramlás, a célok és az elért eredmények egyértelmű ismerete. Ez utóbbiak meggyőző bemutatását a megfogható mintadarab jelenti.




A hetvenes években megjelenő számítógéppel segített tervező rendszerek jelentős előrelépést eredményeztek a termékfejlesztésben. Lehetőség nyílt a háromdimenziós tervezésre és a képek kétdimenziós megjelenítésére A tárgyi megjelenítés a CNC gépek elterjedésével vélt lehetővé, a mintadarabok készítése ezeken a gépeken azonban szerszámigényes, a gépek drágák, az eljárás költséges.




Alapvető változást eredményezett a prototípuskészítésben az anyaghozzáadás elvén alapuló technológiák megjelenése a hagyományos anyagleválasztáson alapuló eljárások mellett Anyaghozzáadó eljárással a mintadarab rövidebb idő alatt és kisebb költséggel készíthető el, mint anyagleválasztó eljárással




A számítógéppel támogatott és az anyaghozzáadás elvén működő berendezések megjelenése új fogalommal gazdagította a tervezők szótárát; Rapid Prototyping, gyors mintadarab készítés.




A gyors mintadarab készítés jellemzői • • • •

rövid időn belül elkészíthető a mintadarab, a fejlesztés eredménye megfogható, szemléltethető, a szükséges változtatások gyorsan átvezethetők, a következmények láthatók, a fejlesztés korai szakaszában ellenőrizhető a termék megjelenése, a funkció, az ergonómia, a gyártás, a szerelés stb. szempontjából helyes kialakítás




Elnevezés Rapid Prototyping Technology (RP, Gyors Prototípuskészítő Technológia). Ez a leggyakrabban használt és az eredeti alkalmazási területre utaló megnevezés. Desktop Manufacturing (DM, Gyártás Munkaasztalon). Az elnevezés a CAD munkaállomás melletti alkalmazásra utal. Automated Fabrication (AF, Automatizált Gyártás). A rendszer a CAD munkaállomástól kapott adatok alapján képes a mintadarab legyártására ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 7 Fólia



Tool-less Manufacturing (TLM, Szerszám Nélküli Gyártás). Az eljárás nem igényel hagyományos értelemben vett szerszámot Free-Form Fabrication (FFF, Szabad Formakialakítás). Tetszőleges összetett alakok képezhetők. Rapid Casting (RC, Gyors Öntés). Az eljárás a gyors minta és magkészítéssel az öntés előkészítés idejét drasztikusan csökkenti. Rapid Welding (RW, Gyors Hegesztés)




Az anyaghozzáadás elve Az anyagleválasztó eljárások egy a véglegesnél nagyobb darabból kiindulva a fölösleges részek fokozatos leválasztásával alakítják ki a végleges darabot. Az anyaghozzáadó eljárással a darabok részecskék vagy rétegek egymáshoz adásával alakulnak ki. A gyors prototípuskészítő technika az anyaghozzáadás elvén alapuló eljárások közé tartozik.




Az ipari alkalmazás kezdete Az első kereskedelemben is forgalmazott gyors prototípuskészítő készüléket 1987-ben Detroitban az AUTOFACT kiállításon mutatta be a 3D System Inc. USA. Az eljárás ebben az időben meglehetősen pontatlan volt és a felhasználható anyag kizárólag fotopolimerekre korlátozódott




Az ipari alkalmazás kezdete Napjainkban számos eljárás létezik. A jelentősen javult a pontosság és a gyors prototípuskészítés (RP, Rapid Prototyping) mellett tekintettel a darabok hő-, vegyi- és időtállóságára, szilárdsági jellemzőire megvalósult a gyors gyártás (RM, Rapid Manufacturing), mivel nem hagyományos technológiával végleges darabok gyárthatók




A RP eljárások csoportosítása 1. az alapanyag kiindulási állapota és 2. test létesítésének módja szerint




Csoportosítás a kiinduló anyag alapján A kiinduló anyag: a) szilárd, b) folyékony és c) gáz halmazállapotú alapanyagból




a) Kiindulás szilárd halmazállapotú anyagból α) Kiindulás anyagleválasztó olvasztással. Az olvadékot a kívánt helyre vezetik ahol az megszilárdul (Shape Melting Technology).

β) Kiindulás szemcsés anyagból - a szemcsék összekapcsolása olvasztással történik (Selectiv Laser Sintering), - a szemcséket ragasztással kötik össze (3D Printing), - kétkomponensű port egyesítenek.




γ) Kiindulás lemezekből. Az egymást követő rétegeket - összeragasztják, - összehegesztik, vagy - fotopolimerizációval hozzák létre a kapcsolatot




b)

Kiindulás folyékony megszilárdításával

polimerből

annak

A folyékony monomer - megvilágítás (Stereolithography, Solid Ground Curing, stb.), vagy - hő hatására (Thermal Polimerization stb.) válik szilárd polimerré




Monomerek A monomerek olyan szerkezeti anyagok, amelyek molekulái (a monomermolekulák) egy vagy több szerkezeti egységet vagy alcsoportot alkotnak, pl. a butadién (H2C=CH-CH= H2C) A monomerek általában kismolekulájú anyagok, molekuláik polimerizáció, polikondenzáció, poliaddició stb. révén polimerekké stb. kapcsolódhatnak össze. Molekuláik általában erősen reakcióképesek.




c) Kiindulás gáz fázisállapotú alapanyagból A gázmolekulákat lézer segítségével felbontják és a kiváló szilárd halmazállapotú anyagból építik fel a testet.




2 1/2 D eljárás A tárgy létrehozható 3D-s térben, vagy az úgynevezett 2 1/2 technika alkalmazásával. Az eljárások többsége az utóbbi technikát alkalmazza, vagyis a test 3D-s CAD modelljéből indulnak ki és abból egymással párhuzamos rétegeket hoznak létre. A tárgy egyegy rétege kialakítható egy időben, vagy pontról pontra haladva. A 3D-s technikák a tárgyat teljes terjedelmében egy időben vagy pontról pontra haladva alakítják ki.




3D eljárás A 3D-s technikák a tárgyat teljes terjedelmében egy időben vagy pontról pontra haladva alakítják ki.




Stereolithography (SLA), sztereolitográfia A készülék működése: Az eljárás folyékony kiinduló anyag megszilárdításával építi fel a darabot. Nagy viszkozitású, fényre érzékeny, nem, vagy csak kis mértékben térhálósított monomert ultraviola sugárzásnak kitéve spontán polimerizáció indul meg. A polimerizáció következtében a folyékony monomerből szilárd polimer alakul ki. A darabot vízszintes alapsíkon építik fel a folyékony polimer felszíne alatt. A lézernyaláb először a kontúron halad végig, majd a réteg belsejét berácsozza. A teljes keresztmetszet csak a darab alján és tetején készítik el. ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 21 Fólia



Stereolithography (SLA), sztereolitográfia




Stereolithography (SLA), sztereolitográfia A készülék működése: Miután egy réteg elkészült, egy emelőszerkezet az elkészült részt a következő réteg vastagságának megfelelően lefelé mozgatja. A rétegek a technológiai paraméterek megfelelő kiválasztásával egymáshoz kötődnek. Amint az utolsó réteg is elkészült, a darabban maradó folyékony monomer maradványt kemencében kikeményítik.




Stereolithography (SLA), sztereolitográfia A készülék működése: A rétegek kialakítását He-Cd lézernyaláb végzi. A rétegek magasságának beállítása pedig He-Ne lézerrel történik. A rétegeket mozgó lapát egyengeti.




Stereolithography (SLA), sztereolitográfia Alkalmazási lehetőség: • az eljárás vékonyfalú, tagolt, finom részleteket tartalmazó darabok kialakítására használható. Előnyök: • az egyik legpontosabb RP eljárás, • viszonylag jó felületi minőséget biztosít, • finom részletek, tagolt felületek alakíthatók ki, • a munkatérben lévő monomermaradvány a következő darab kialakításához felhasználható. ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 25 Fólia



Stereolithography (SLA), sztereolitográfia Hátrányok: • • • • • • • •

a darab zsugorodik és vetemedik, kinyúló részeket meg kell támasztani, a támasztóelemek eltávolítása rontja a felületminőséget, a felhasználható anyagok köre a fotopolimerek körére korlátozódik, az alapanyagok drágák, mérgezőek, elszívó berendezést kell alkalmazni, a kész modellt körültekintően kell tárolni, mivel hőnek, nedvességnek, vegyszereknek csak korlátozottan áll ellen, a kész darab csak nagyon óvatosan munkálható meg, az utókezelés (utókeményítés) időigényes.




SOMOS, Soliform A készülék működése: A készülék az SLA berendezéshez hasonlóan működik. A rendszer argon-ion lézert használ a fotopolimer kikeményítéséhez. A rétegek vastagsága 0,1...0,5 mm között állítható be. Az alkalmazott alapanyag fehér színű gyanta. Alkalmazási lehetőségek: Hajlékony homogén darabok kialakítására használható.




SOMOS, Soliform Előnyök: • • •

nagy az alapanyag keményedési sebessége, kicsi a zsugorodása, nem vetemedik, a rétegek jól tapadnak egymáshoz.




COOLAMM (Computer Operated Laser Active Modeling Machine A készülék működése: A készülék az SLA berendezéshez hasonlóan működik. A darabot felülről lefelé építik. A fotopolimer gyantát alulról világítják meg az alaplapon keresztül. A hélium-kadmium lézer száloptikán keresztül világítja meg a felületet. Az alaplapot rétegenként mindaddig emelik, amíg a darab teljes terjedelmében el nem készül.




SCS (Solid Creation System) A készülék működése: A készülék a 3D System sztereolitográfiás rendszeréhez hasonlóan működik. Az SCS készülék három részből áll; hélium-kadmium vagy argon-ion lézer, építő kamra és vezérlő rendszer. A rétegvastagság 0,1...0,3 mm között állítható be.




SOUP (Solid Ultra-Violet Laser Plotting) A készülék működése: A készülék a 3D System sztereolitográfiás rendszeréhez hasonlóan működik, vagyis lézerlitográfiás egységből és munkaállomásból áll. A lézer hélium-kadmium, vagy argon lézer.




SGC (Solid Ground Curing) A készülék működése: Az eljárás UV fényre érzékeny fotopolimert alkalmaz, azonban jelentősen eltér a 3D System Inc. sztereolitográfiás eljárásától. A darab a rétegek elhelyezése miatt függőlegesen, a pozicionálás miatt vízszintes irányban mozog.




SGC (Solid Ground Curing) A készülék működése: A

készülékben lézernyaláb helyett UV lámpát használnak a polimerizációhoz. Az egyszerre kialakítandó keresztmetszetet maszk segítségével hozzák létre, a maszkot üveglapon a lézerprinter működési elvén alakítják ki. Használat után az üveglapot letörlik és előkészítik az újabb maszk készítéséhez.

A darabot viasszal támasztják meg, egyéb támasztó elemek nem szükségesek.




SGC (Solid Ground Curing)




SGC (Solid Ground Curing) Alkalmazási lehetőségek: Üzemi alkalmazásra alkalmas, a készülék méretei miatt irodában nem helyezhető el.




SGC (Solid Ground Curing) Előnyök: • • • • • • •

a teljes réteget egy időben világítják le, így a folyamat gyors, nagyobb a darab merevsége más SLA darabokhoz viszonyítva, nincs szükség utólagos keményítésre, nincs szükség támasztóelemekre, nincsenek geometriai korlátok, viszonylag jó a felületminőség, a hibák utólagos megmunkálással könnyen kijavíthatók




SGC (Solid Ground Curing) Hátrányok: • • • • • •

terjedelmes berendezés, zajos üzem, a gyártás felügyeletet igényel, nagy mennyiségű gyanta- és viaszmaradvány keletkezik, a polimerizálódó anyagok mérgezőek, a tömör RP darab nem alkalmazható a precíziós öntéshez, mivel kiégetésnél a táguló RP darab szétrepeszti a kerámia héjat.




Fused Deposition Modeling (FDM) A készülék működése: A készülék a CAD rendszer adatait felhasználva hőre lágyuló műanyagból rétegenként építi fel a modellt. Az alapanyagot huzal formájában vezetik az olvasztófejbe. A megolvasztott anyagot az XY sík megfelelő pontjába helyezik. A rétegeket az asztallap Z irányú elmozdításával alakítják ki




Fused Deposition Modeling (FDM) Előnyök: • a darabot nem kell utólag keményíteni, • a támasztó elemek ugyanabból az anyagból készülnek, mint maga test, • nincs szükség lézerre, UV lámpára, hűtőrendszerre, • jó a teljesítmény és a költség viszonya, • egy darabon belül több féle anyag használható.




Fused Deposition Modeling (FDM) Hátrányok: • a vízszintes vagy közel vízszintes kigyúló részeket meg kell támasztani, • nagy darabok viszonylag lassan építhetők fel, • a felületi minőség viszonylag gyenge, • az után-munkálás költség és időigényes




Ballastic Particle Manufacturing (BPM) A készülék működése: A darabot egy emelőszerkezet munkalapján hozzák létre. Az olvadt cseppeket az XY síkban mozgó fej viszi a szükséges helyre. A munkahelyen alacsony nyomású nitrogénatmoszférát létesítenek. Az építés során a darabot vízzel oldható szintetikus viasszal támasztják meg




Ballastic Particle Manufacturing (BPM) Előnyök: • • • • •

alacsony költség, nagy teljesítmény, irodában üzemeltethető, nem igényel hűtő és elszívó rendszert, nem szükséges lézer, vagy UV lámpa, nem használ és nem keletkeznek mérgező anyagok.




Ballastic Particle Manufacturing (BPM) Hátrányok: – – – –

támasztó elemekre van szükség, viszonylag kis darabok gyártására alkalmas, korlátozott a felhasználható anyagok köre, viszonylag lassú.




3D Plotting, Model Maker 3D Plotting System A készülék működése: Az eljárás a tintasugaras nyomtatás elvét használja hőre lágyuló műanyag modellek előállítására. Az első lépésben egy alapréteget alakítanak ki a támasztó elemekkel együtt. A berendezés az anyagot megömleszti és elhelyezi a kívánt helyre. Miután a lerakott réteg megszilárdult, a végleges rétegvastagságot marással alakítják ki. A támasztóelemek viaszból készülnek.




3D Plotting




3D Plotting, Model Maker 3D Plotting System Alkalmazási lehetőség: kiégethető magok gyárthatók precíziós öntvények készítése, vékonyfalú, tagolt mintadarabok gyártása.




3D Plotting, Model Maker 3D Plotting System Előnyök: • nagy pontosság, • jó felület minőség, • finom felületek alakíthatók ki, • nem igényel utólagos kikeményítést, • nincs szükség lézerre, UV lámpára, • nem igényel felügyeletet, • nincs szükség szellőztetésre, • a felhasznált anyagok nem mérgezőek, irodai felhasználás lehetséges. ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 47 Fólia



3D Plotting, Model Maker 3D Plotting System Hátrányok: támasztó elemek szükségesek, amit a második fej viaszból alakít ki, viszonylag kis darabok gyártására alkalmas.




Multi-Jet Modelling (MJM) A berendezés működése: A berendezésben a tintasugaras nyomtatás elvét használják fel azzal a különbséggel, hogy egyszerre 96 egymás mellett elhelyezett fúvókát (jet) működtetnek a gyártás sebességének növelésére.




Multi-Jet Modelling (MJM) A berendezés működése: A felhasznált anyag speciális hőre lágyuló műanyag (kereskedelmi elnevezése ThermoJetTM). Az eljárás a 2 1/2 D-s technikát hasznosítja, vagyis létrehoz egy réteget az XY síkban, majd Z irányban léptet. Ha a darab Y irányban szélesebb mint a fej, a réteg a fej Y irányú elmozdításával több lépésben készül el. Az építés során támasztó elemeket kell kialakítani, melyeket a munka végén lehet eltávolítani




Multi-Jet Modelling (MJM)




Multi-Jet Modelling (MJM) Alkalmazási lehetőségek: Az MJM technológia igen praktikus irodai, tervezés közbeni modellek kialakítására, mivel a nagy számú fúvóka gyors anyagelhelyezést tesz lehetővé, a felhasznált hőre lágyuló anyag pedig viszonylag olcsó.




Multi-Jet Modelling (MJM) Előnyök: • • • •

gyors anyagelhelyezés, nem szükséges lézer, UV fény, olcsó, nem toxikus anyagokat használ, lehetőség irodai alkalmazásra.




Multi-Jet Modelling (MJM) Hátrányok: • viszonylag kis méretű darab kialakítására alkalmas, • támasztó elemek szükségesek, • kicsi a modell szilárdsága.




Shape Melting A készülék működése: Az eljárás a védőgázas ívhegesztés technológiáján alapul. Alak és méretkapacitása lényegében korlátlan. A gyártás során a rétegeket egymás után építik fel. A felrakó hegesztés mellett hőkezelik a darabot.




Selective Laser Sintering (SLS) A készülék működése: A művelet a munkatér (kamra) nitrogénnel feltöltésével és a por olvadási hőmérséklete alá melegítéssel kezdődik. A por alakú kiindulási anyagot irányított lézernyaláb pásztázza és olvasztja meg. A teljes keresztmetszet kialakítása után a réteget porral befedik és lehűtik a vetemedés megakadályozására. A réteg vastagsága 0,1...0,15 mm. A réteg lehűlése után a fedő porréteget lefújják. A műveletet mindaddig megismétlik, amíg a darab teljes terjedelmében ki nem alakul.




Selective Laser Sintering (SLS)




Selective Laser Sintering (SLS) Előnyök: nem szükségesek támasztó elemek. Hátrányok: a kamra felmelegítését és lehűtését rétegenként meg kell ismételni.




3D Printing A készülék működése: A gyártás során egy réteg fém vagy kerámia kompozit port helyeznek az alapsíkra, majd a keresztmetszet megfelelő pontjaira kötőanyagot juttatnak. A réteg elkészülte után újabb porréteget és kötőanyagcseppeket helyeznek el. Miután a darab teljes terjedelmében elkészült, kikeményítik Alkalmazási lehetőségek: precíziós öntvények gyártásához kerámia héjak készítésére




3D Printing Előnyök: • • •

a kerámia héj készítése lényegesen lerövidíti az öntvények gyártási idejét, nincs szükség támasztóelemekre, mivel a túlnyúló darabokat a környező por megtámasztja, viszonylag egyszerű, megbízható eljárás




3D Printing Hátrányok: • • •

az öntvény felületminőségét meghatározó felületek utólag nem munkálhatók meg, pontossága korlátozott, utólagos keményítésre van szükség.




Laminated Object Manufacturing (LOM) A készülék működése, a gyártás menete: A legegyszerűbb módszer háromdimenziós testek gyártására a modell kétdimenziós rétegekre bontása, ezek elkészítése majd egymásra helyezése. A pontosság érdekében a rétegeknek vékonynak kell lenni. A tekercsben tárolt fólia vastagsága 0,02...0,1 mm, ami megegyezik a rétegek vastagságával




Laminated Object Manufacturing (LOM)




Laminated Object Manufacturing (LOM). Mintadarabok




Laminated Object Manufacturing (LOM) A készülék működése, a gyártás menete: A rétegeket optika segítségével irányított és fókuszált CO2 lézer vágja ki, de létezik késes kivágó változat is. A fólia alsó fele ragasztóanyaggal bevont, a ragasztó hő és görgőnyomás hatására aktivizálódik. A rétegeket egymáshoz képest megfelelő pontossággal kell pozícionálni. A pontosság érdekében az új réteget először a korábbira ragasztják, majd kialakítják az új keresztmetszetet. Az eljárást mindaddig ismétlik, amíg a darab el nem készül. A jelenlegi készülék segítségével a test belső üregei nem alakíthatók ki ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 65 Fólia



Laminated Object Manufacturing (LOM) Alkalmazási lehetőségek: viszonylag nagy méretű, szükség esetén bonyolult felületű, nem üreges, a fa modellhez hasonló tulajdonságú darabok kialakítására használható.




Laminated Object Manufacturing (LOM) Előnyök: • • • •

a test külső felülete tetszőleges bonyolult lehet, nincsenek geometriai korlátok, nincs maradó feszültség, a darab elkészülte után nem vetemedik, az eljárással viszonylag nagy darabok készíthetők (LOM 2030H 810mm*560mm*500mm), nincs szükség támasztó elemekre.




Laminated Object Manufacturing (LOM) Hátrányok: • • • • •

a test üregeit a készülék nem tudja kialakítani, viszonylag nagy mennyiségű fóliamaradék keletkezik. A darab költsége nem a keresztmetszetekkel, hanem a fólia szélességével arányos, a részletek kidolgozása és a felületi érdesség viszonylag gyenge, a fólia tulajdonságaiból következik, hogy a levegő páratartalma a méreteket befolyásolja, a test építése (Z tengely) és a rá merőleges irányokban (X és Y irány) eltérőek a darab szilárdsági tulajdonságai.




LOM elven alapuló eljárások. Landfoam Topographics A készülék működése: A polisztirén lemez alja ragasztóval van bevonva, amit fólia takar. A fóliát a kezelő személy távolítja el, a réteg körvonalát elektróda alakítja ki. A felesleges anyagot ugyancsak kézzel kell eltávolítani.




Fejlesztési irányok A fejlesztések fő iránya megfelelő felületi minőségű, hő és vegyi hatásnak ellenálló, kellő szilárdságú és élettartamú darabok kialakítása.

Generálás lézernyalábbal. Finom szemcsés poranyagot vezetnek a felhasználás helyére és lézernyalábbal helyileg megolvasztják.




Fejlesztési irányok Direkt-szinterezett fémek. A fémporokat műanyag kötőanyag nélkül használják. Többkomponensű fémporok (réz-ón, bronz-nikkel, vasréz stb.) esetén az alacsonyabb olvadáspontú fém a magasabb olvadáspontú fém kötőanyaga. Egykomponensű porok esetén (vas, nikkel, titán stb.) a darabot teljes egészében át kell olvasztani tömör darab kialakításához.




Alkalmazás Ipari termékfejlesztés A RP modellek jól használhatók a termék piaci lehetőségeinek mérésére, az eladó szándékának bemutatására. A hitelesség kedvéért a darabok felületét gyakran kikészítik, befestik. A RP darabok felhasználhatók szerszámok gyártásához, funkcionális vizsgálatokhoz.




Alkalmazás Szemléltető darabok gyártása Párhuzamos tervezés során a külön dolgozó csoportoknak szorosan együtt kell működni. A célnak az összes résztvevő számára világosnak kell lenni, vagyis elsőrendű feladat a kommunikációs hibák elkerülése. Az RP technológiával a tervek, elgondolások egyértelműen bemutathatók a csoportok számára. Az RP minták ugyancsak jól használhatók a lehetséges fogyasztók meggyőzésére, a vevők reakciójának mérésére.




Alkalmazás Ipari formatervezés, építészet, művészet, régészet Ezen a területen elsősorban a felületek létrehozása és a tervezőre gyakorolt hatás kialakítása a cél. A darab megjelenését a rétegek egymásutániságából eredő lépcsők rontják, ami a rétegek számának növelésével, a szeletelés irányának célszerű megválasztásával és a felület utólagos kikészítésével javítható.




Alkalmazás Orvosi alkalmazás Az orvosi felhasználást a Computer-Assisted Tomography (CT) és a Magnetic Resonance Imagine (MRI) teszi lehetővé. A két eljárással pontos kép nyerhető az emberi test belső felépítéséről, és a megfelelő számítógépes feldolgozás után elkészíthető pl. a csontváz RP modellje, amit orvosi modellnek nevezünk. A modell egyik lehetséges alkalmazási területe a plasztikai sebészet, csontpótlások készítése, szemléltető modellek készítése A pótláshoz használt anyagnak sterilizálhatónak és biológiailag kompatibilisnek kell lenni. ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 75 Fólia



Alkalmazás Fémek öntése Homoköntésnél az RP eljárás gyártására használható.

öntőminták

és

magformák

Az RP modell felhasználható közvetlenül ("lost model" eljárások) és közvetetten precíziós öntéshez. Közvetlen felhasználásnál a modellre kerámia bevonatot visznek. Hevítés hatására a kerámia héj megkeményedik, az RP modell pedig kiég. Az RP modellből visszamaradó hamut eltávolítják. ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 76 Fólia



Alkalmazás Fémek öntése A közvetlen felhasználás másik területe magának a kerámia héjnak az előállítása a 3D Printing eljárás segítségével Közvetett felhasználás során két- vagy többrészes szerszámot gyártanak és használják fel a viaszminta készítéséhez. Nagyobb sorozat esetén az RP modellt legyártják, azt fémszál erősítésű epoxi gyantából készült szerszám készítéséhez használják, amivel nagyszámú viaszminta gyártható. ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 77 Fólia



Alkalmazás Fröccsöntés A RP eljárást gyakran használják műanyag fröccsöntő szerszámok gyártásához. Az RP darabot vékony fémréteggel vonják be a mechanikai- és hőterhelés elviselésére. Az így készült szerszámok felhasználhatók az egyszerű poliuretán öntéstől az üvegszálas gyanták fröccsöntéséig. Ez utóbbiakból nagy szilárdságú, hő- és kopásálló alkatrészek és szerszámok készíthetők




Alkalmazás Fröccsöntés A fröccsöntő szerszámok gyártásának másik lehetséges útja a DTM Corporation Rapid Tool eljárása. A kötőanyag műanyag por, a teherviselő pedig fémpor. A formailag kész szerszám hevítésekor a kötőanyag kiég és egy porózus darab marad vissza. A pórusokat általában rézzel töltik ki a kapilláris erők elvét felhasználva. A kész darab mintegy 60% acélt és 40% rezet tartalmaz.




Alkalmazás Szilikon gumi öntés Az RP eljárást gyakran használják szilikon gumi öntéshez. A modellt körbeveszik szilikon gumival. A gumit megszilárdulása után osztósík mentén szétválasztják és eltávolítják a modellt. Ezt követően kialakítják a beöntő és levegőelvezető nyílásokat. A szerszám nagy pontosságú poliuretán vagy epoxi darabok gyártásához használható




Alkalmazás Vákuumöntés A vákuumöntés a szilikon gumi öntés egyik változata. A különbség abban áll, hogy a szerszám kialakítása is vákuumban történik, annak érdekében hogy a gumi jobban kitöltse a teret.




Kiválasztás A négy legelterjedtebb eljárás: Fused Deposition Modeling, (FDM). Szilárd anyag leolvasztása és megszilárdítása Laminated Object Manufacturing, (LOM). Lemezek egyesítése ragasztással




Kiválasztás A négy legelterjedtebb eljárás: Selective Laser Siltering, (SLS). Egykomponensű szemcsés anyag egyesítése szinterezéssel Sterolithography (SLA). Folyékony monomer polimerizációja lézeres megvilágítás hatására




A kiválasztás szempontjai A munkatér mérete: A gyártók kis munkaterű készülékeket is forgalmaznak, de az összehasonlítás alapja a legnagyobb munkaterű készülék. Az összehasonlított berendezések közül a legnagyobb munkatérrel a LOM rendelkezik. Lényegesen kisebb a szinterező berendezések munkatere. A munkatér összehasonlításánál fontos szempont, hogy egyes berendezések több darab egyidejű kialakítására is alkalmasak, mint például a Cubital sztereolitoráfiás gépe.




A kiválasztás szempontjai Pontosság: Az elérhető pontosság szempontjából egyértelmű az SLA berendezések fölénye. Az SLA és a LOM eljárásoknál az XY síkbeli pontosságot a lézernyaláb pozicionálási pontossága határozza meg. Szinterező eljárásnál a pontosság meghatározója a szemcseméret, az FDM eljárásnál pedig a fúvóka átmérője.




Alkalmazás Vákuumos fém gőzölögtető eljárás Az RP darabok gyártásának gyakran része a felület fémes bevonása fémgőzöléssel.




A kiválasztás szempontjai Részletező képesség: A részletező képesség megítélésénél a falvastagságot és a kialakítható üreg méretét kell alapul venni. Az SLS eljárásnál a lézersugár átmérője, az FDM eljárásnál a fúvóka átmérője, szinterezésnél a szemcseméret jelent korlátot. LOM eljárással üregek és vékony falak nem alakíthatók ki.




A kiválasztás szempontjai Felhasználható anyagok: A LOM eljárással alapvetően papír alapú darabok gyárthatók és a darab tulajdonságai a fáéhoz hasonlók. Az SLA eljárások foto polimerek felhasználására korlátozódnak. Az SLS eljárásnál felhasznált anyagnak termo plasztikusnak kell lenni. Az FDM eljárásnál a hőmérséklet jelent korlátot, ugyanis az extrudáló fej nem olvadhat meg




A kiválasztás szempontjai Fontosabb felhasználási terület: •

A LOM és FDM eljárás főleg tervezés közbeni és kevésbé igénybevett modellekhez használható

•

Az SLA fő felhasználási területe a design és funkció modell

•

Az SLS leginkább funkció modellek és prototípusok készítésére alkalmas.




A kiválasztás szempontjai Gyártási idő: •

•

•

Gyártási idő szempontjából az SLA berendezés tehető az első helyre. Viszonylag nagy méretű, nagy pontosságú darabok gyártására használható A LOM berendezés elsősorban nagy méretű, kevésbé pontos darabok készítésére alkalmas. A LOM készülékkel a gyártás viszonylag időigényes Az FDM készüléket nagy pontosság, rövid gyártási idő és viszonylag kis munkatér jellemzi.




A kiválasztás szempontjai A berendezés mérete: Az SLA, SLS és a LOM berendezések mérete átlagosan 2000*1500*1500mm, az FDM berendezés méretei alapján (700*900*1050mm) bárhol, így irodában is elhelyezhető.




A FA SZEREKEZETE ÉS TULAJDONSÁGAI Előadásvázlat Összeállította: Dr. Péter József




A fa szerkezete A fát a fémekhez viszonyított kis sűrűsége, nagy szilárdsága, szívósága, rugalmassága, jó hang és hőszigetelő képessége, jó megmunkálhatósága miatt sokoldalúan használható szerkezeti anyag. Hátránya a gyúlékonyság, a gombák és a rovarok okozta kár, és az egyenetlen minőség.




A fa szerkezete A fa sejtekből felépített inhomogén szerves élőlény. A szabad szemmel nem látható különböző alakú sejtek egymással szoros kapcsolatban alkotják a fa szövetet.




A fa szerkezete A fa rajzát a bélsugarak és a csőedények nagysága, a fa színe és a geszt-képződés befolyásolja. A fák egy részét sötétebb színű mag, a geszt és az azt körülvevő világosabb rész, a szijács alkotja.




A fa szerkezete Gesztfák azok, amelyeknél a geszt közvetlenül érintkezik a sokkal világosabb szijáccsal. Ide tartozik a tölgy, a dió, a cseresznye, a kőris.




A fa szerkezete Szijácsfák azok, amelyeknél a faanyag csupán szijácsból áll, ilyen pl. bükk, gyertyán, nyír, éger, mogyorófa. Érett vagy színfák azok, amelyeknél a fa egy idő után gesztesedik, de színe nem változik, mint pl. a hárs, a körte és a jegenyefenyő. Ipari célra elsősorban a geszt és a szijácsfák alkalmasak, ezek egy részének szijácsa jól használható hajlított tárgyak készítésére (pl. a diófa és a kőrisfa).




A fa metszetei A fa belső szerkezetéről és rajzáról három egymásra merőleges metszet tájékoztat: • • •

Bütü vagy keresztmetszet Sugárirányú metszet Érintőirányú metszet




A fa metszetei A bütü vagy keresztmetszet a fa hossztengelyére merőleges metszet. A tengellyel párhuzamosan futó edény-nyalábok keresztmetszetben, a bélsugarak teljes hosszukban és vastagságukban láthatók. A fa hossztengelye a sugárirányú vagy tükörmetszet síkjában fekszik. Az edény-nyalábokat hosszirányban, az évgyűrűket alkotóirányban metszi. Az érintőirányú metszet a sugárirányú metszetre merőleges, az évgyűrűket parabolához hasonló görbékben metszi.




A fa tulajdonságai A fa kedvező tulajdonságai a finomsággal, a fénnyel, a színnel, az illattal, a szilárdsági tulajdonságokkal (hajlékonyság, szívósság, stb.) és a megmunkálhatósággal vannak összefüggésben. A fa kedvezőtlen tulajdonsága a száradás, a dagadás, a vetemedés és a repedési hajlam.




A fa tulajdonságai Keménységen a fának a megmunkáló szerszámokkal szembeni ellenállását értjük. Igen kemény pl. az ében és a gyertyánfa, kemény a tölgy, a kőris, a dió, a körte, a bükk, a platán, a juhar, puha az erdei-, a luc- és a vörösfenyő, a jegenye, az éger- a nyír- és a mogyorófa. Igen puha a nyárés a hársfa.




A fa tulajdonságai A fa finomsága főleg a sejtszerkezettől függ. Finom a fa, ha a különböző sejtalakok eloszlása egyenletes, a sejtek kisméretűek, az évgyűrűk nem markánsak, vagy alig észrevehetők, könnyen megmunkálhatók, a megmunkált fafelület sima és tiszta. Finom fák a szétszórt csőedényű lombfák, pl. hárs, a nyír és a gyertyán. Durva szerkezetűek a tűlevelűek és a gyűrűs csőedényű lombosfák, pl. a kőris, az akác, tölgy és a dió.




A fa tulajdonságai Középfinom fa a bükkfa és a tűlevelű fák. Finom fák a szétszórt csőedényű lombfák, pl. hárs, a nyír és a gyertyán. Durva szerkezetűek a tűlevelűek és a gyűrűs csőedényű lombos fák, pl. a kőris, az akác, tölgy és a dió.




A fa tulajdonságai A tükrös fákon fényesen csillogó foltok mutatkoznak. Szépen tükröz a tölgy, a juhar és a platán. A fa színe a fajta felismerése, a kor és az állapot szempontjából igen fontos tulajdonság. Pl. a színéről állapítható meg, hogy egészséges vagy a beteg a fa. A fa színe nem állandó. A frissen vágott fa a napfény és a levegő oxigénje hatására változik. A déli égöv fáiban több a festékanyag, mint a középeurópai fákban.




A fa tulajdonságai A fa illata. A fák egy részének az adott fafajtára jellemző illata van, pl. a gyantát tartalmazó tűlevelűek a bennük lévő balzsamtól terpentin illatúak, vagy a tölgyfa a csersavtól nyeri jellegzetes illatát.




A fa tulajdonságai A fa alakváltozása. A frissen vágott fa kb. 50% vizet tartalmaz. Szárításkor a fa víztartalma csökken, a fa zsugorodik. Nedves környezetben a fa vizet vesz fel, a fa dagad. A fa nedvességtartalma a levegő páratartalma függvényében változik, a fa dolgozik. A fa zsugorodása hosszirányban 0,1…1%, sugárirányban 3…5%. Kismértékben zsugorodik a luc- és a vörösfenyő, a mahagóni, nagyobb mértékben a kőris- és a diófa, erősen zsugorodik a hárs, a bükk, a gyertyán. A fiatal részek kevésbé zsugorodnak, mint az öregebbek, a nedves részek jobban zsugorodnak, mint a száraz részek.




A fa hibái Ipari feldolgozásra az egyenes növésű, kör keresztmetszetű, hengeres törzsű csomómentes, egészséges, száraz és szívós, finom rostú, vékony bélsugarú, egyenletes évgyűrűs fa alkalmas. Rossz a fa, ha törzse csavart, erősen kúpos, nem kör keresztmetszetű, kellemetlen szagú, gombás, görbe növésű, völgyek és sebek vannak rajta. A fa hibáinak kialakulása a helyes tárolással (száraz, szellős, nedvességtől védett, tiszta) részben megelőzhető.




A fa hibái A görcsök az ágképződmények maradványai, melyek különösen károsak, ha kiesők, vagy nagyok. Ha az ág él, az évgyűrűk képződése az ágra is kiterjed, és a fa ezen részéből készült fűrészárun az ág helyén benőtt görcsöt találunk.




A fa hibái Ha az ág elhal, a fa túlnövi azt, és a görcs kieső lesz. Görcsmentes fűrészáru idősebb fák külső részéből nyerhető.




A fa hibái Repedések. A repedések oka a fa különböző részeinek eltérő mértékű zsugorodása. A szijács jobban zsugorodik, mint a geszt, és az így keletkező feszültségek amikor elérik a húzószilárdságot, a fa megreped. Az ábrán bélrepedés látható.




A fa hibái A sugárirányú repedések a kéregtől befelé haladnak, a gyűrűs repedések az évgyűrűkkel párhuzamosan terjednek. A repedések a keményfák szempontjából veszélyesek, a puhafák kevésbé repedés érzékenyek.




A fa hibái Az excentrikus növekedés az erdő szélén nőtt, egyoldalasan fejlődő fáknál a gyakori. Az ilyen fák erősen vetemednek és repednek.




A fa hibái A csavarodottan növő fa fűrészáru készítésére alkalmatlan, mivel száradáskor csavarodik és reped.




A fa hibái A rákosodás a fa egyes helyein képződő rendellenes sejtképződés okozta kidudorodás, melynek oka lehet a gombás fertőzés vagy a fa fizikai sérülése.




A fa hibái Ha a fa kambiuma állati rágás vagy fagyás következtében elpusztul, a fa igyekszik a sebet bezárni és ilyenkor a fa a kérget néha túlnövi.




A fa tartósságának növelése A fa tartóssága gőzöléssel, vegyi kezeléssel és telítéssel növelhető. A gőzölés célja a fában lévő gombásodást elősegítő fehérje és keményítő eltávolítása. A hő a fában lévő gombát és a rovarokat is elpusztítja. A gőzölt fa a gőzöletlenhez viszonyítva tartósabb és könnyebben megmunkálható.




A leggyakrabban használt hazai fák A fák tűlevelűek vagy lombos fák. A tűlevelűek gyantásak vagy gyantamentesek. A lombos fák szétszórt vagy gyűrűs csőedényűek. Tűlevelű fák A jegenyefenyő sárgásfehér színű, gyantajáratokat nem tartalmazó fa. Megmunkálva fénytelen, görcsei gyakran feketék. Puha, rugalmas, jól hasad. Szárazon tartós. Gyakori hibája, hogy csavarodottan nő, ezért bútorok és játékok gyártására kevésbé alkalmas.




A leggyakrabban használt hazai fák A lucfenyő a jegenyefenyőnél sötétebb, sárgásfehér színű, gyantát tartalmazó tartalmazó fa. Könnyen megmunkálható, megmunkált felülete fénylő. Puha, rugalmas, jól hasad, kevésbé vetemedik. A bútoripar értékes alapanyaga. Az erdei fenyő szijácsa meglehetősen széles, sárgás, gesztje vörösesbarna, a levegőn sötétedik. Nagy mennyiségű gyantát tartalmaz, ezért igen tartós. A lucfenyőnél nagyobb szilárdságú, nehezebb, keményebb, kevésbé rugalmas.




A leggyakrabban használt hazai fák A vörösfenyő gesztfa, keskeny sárgás szijáccsal. Gesztje csersavat tartalmaz. Gyantás fa, középnehéz, igen tartós. Értékes épület-, hajó- és bútor fa. Lombos fák Tölgyfa. Szijacsa keskeny, piszkos-sárga, gesztje világos barna. Nagy csőedényei gyűrűsen helyezkednek el.




A fa hibái A fa vetemedésének és teknősödésének oka a fa zsugorodása ill. dagadása. A zsugorodás a sejtfal-telítési pont, azaz kb. 30% nedvességtartalom elérésekor kezdődik, mert ekkor kezd a víz a sejtből távozni. A nagyobb sűrűségű fák általában jobban zsugorodnak.




A játék feladata A játék, a gyermekkor fő foglalatossága sokoldalú tevékenység. A játék tanulás, felkelti az érdeklődést, tevékeny időtöltésre ösztönöz. A játék célja a készségek, a gondolkodás és a tanulási képesség, a beszédkészség, a logikus gondolkodás fejlesztése. Játék közben a gyermek irányít és dönt.




A játék feladata A játék egyéni vagy csoportos tevékenység. A csoportjáték hatékonysága azon múlik, hogy mennyire sikerül bevonni a játékba a gyermeket. A csoportos játék ötvözi az együttműködést és a versenyt. A játék fokozza az önállóságot, a magabiztosságot és az együttműködés képességét.




A játék feladata A játék gondolkodásra ösztönöz. A játékok az örömteli időtöltés mellett gyarapítják a képi és a szóbeli információ feldolgozás képességét, a szabályok alkalmazását, a csoportosítás, az ellenőrzés és a javítás, a gondolatok és az ötletek közlésének, az értékelés, az összehasonlítás és az alternatív gondolkodás képességét.




A környezetvédelem A fa megjelenésével természetes vonzalmat ébreszt. A fa ökológiai mérlege kedvező a legtöbb mesterséges anyaghoz viszonyítva. A fa tartós alapanyag, több nemzedéket kiszolgálhat.




A fa szerepe az ember életében A fa ősidők óta az emberi élet része, megújuló nyersanyagés erőforrás, az egyszerű kultúrákban is könnyen hozzáférhető, felhasználható anyag. A fa évezredek óta a használati tárgyak mellett a játékoknak is alapanyaga.




A színvilág A fa természetes színeit kihasználva a fa játékokkal kellemes hatást lehet elérni. A színezetlen fa megmutatja szerkezetét, megismerteti felépítését. Szép színösszeállítás érhető el pl. szilva, dió, paliszander, fenyő és hárs használatával.




A színvilág A lakkozás élénkíti a színeket, de általa elvész a fa kellemes tapintása, és a fa illata. Lakkozással szemben kellemes hatású a viaszolás, a fa selymes tapintásúvá válik.




A FAJÁTÉKOK Előadásvázlat Összeállította: Dr. Péter József




A fa szerepe az ember életében A felhasznált fafajták, a megmunkálás, a dísztelen egyszerű forma, vagy a díszítés, az egyszerű és az összetett szerkezeti felépítés mutatja, hogy hol és milyen korban készültek. A játékok dokumentálják korukat.




Fajátékok A fajátékok számos szempont szerint csoportosíthatók. Lehetnek • • • • • •

Készségfejlesztő játékok Logikai játékok Ügyességi játékok Kirakós játékok Kerekes játékok Mozgatható játékok




Fajátékok

A furatos hengerek, gömbök, ellipszoidok és kúpok zsinórra fűzhetők forma, szín és irány szerint szimmetrikusan vagy aszimmetrikusan, arányosan vagy arányok nélkül, ritmikusan vagy ritmus nélkül, egyenes, vagy síkgörbe mentén rendezve vagy rendezetlenül. Megismertetik az egyszerű testeket, az összeállítást és a bontást, fejlesztik a kézügyességet és a kombinációs képességet ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 40 Fólia



Fajátékok

A kerekes építőjátékok megismertetik a haladó és a forgó mozgást, a két mozgás kapcsolatát, az irányított mozgást, a vontatást, a rész és az egész kapcsolatát, a szétszedhető és egységet képező, az összetartozó és a független, a színes és színezetlen, az ismert vagy új elrendezés kialakítását ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 41 Fólia



Fajátékok

Az öltöztető játék bemutatja a rész és az egész, az összetartozó és független, az illeszkedő és illeszthetetlen, a színes és színezetlen részek kapcsolatát, a változtatás lehetőségét. A fűzés kézügyességet fejleszt, megismerteti a rögzítést és a bontást, és a fűző mintákat




Fajátékok. Egyszerű hengeres és hasáb alakú színezetlen fa elemekből fém kötőelemek nélkül természetes ragasztó anyaggal összeállított mozgatható játék. ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 43 Fólia



Fajátékok Mozgatható játékok megismertetik a kereket, a gördülést, a forgó a haladó mozgást, az irányítást, a forgó mozgást ismétlődő mozgássá alakító mechanizmust




Fajátékok

A kerekes játékok kis „járművek”. A gyermek megismeri a fő részeket, az ülést és a vázat, a tengelyt és a kerekeket, megismerkedik a gördüléssel, a helyzeti energia és a sebességi energia kapcsolatával, a fékezéssel, a társas játékkal, a társ által végzett munkával, az irányítással ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 45 Fólia


Modellezés

Fajátékok Bonyolult kastély jellegű épületek modellezése. A gyermek megismerkedik a rész és az egész kapcsolatával, az egyszerű és összetett, a rendezett és rendezetlen, a tagolt és a tagolatlan formával, az ismétléssel és az ismétlés nélküli felépítéssel, a ritmussal, az iránnyal és az irány nélküliséggel, az egyensúllyal és a stabilitással, a lent és a fent kapcsolatával.




Fajátékok. Ünnepi játék ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 47 Fólia



ÜLÉS KÉSZÍTÉSE Előadásvázlat Összeállította: Dr. Péter József




Az irodai munkát végző dolgozók életük során kb. 800.000 órát ülve töltenek Az ülőmunkát végzők 80%-a mozgásszervi problémákkal küzd Egy jó székkel mindez elkerülhető, vagy mérsékelhető




Az ülés Ül a pihenő, a szórakozó és a munkát végző ember, - az emberek életük jelentős részét ülve töltik. Egy ülő munkát végző ember az utazást, az étkezést és a pihenést is beszámítva átlagosan napi 13 órát tölt üléssel, ami kb. 800.000 óra ülést jelent élete során.




Az ülés Az ember nem mindig ült ilyen sokat, az ősember sokat mozgott fennmaradása érdekében, ülve keveset pihent. Az emberi civilizáció során kialakult az ülőmunka, az ember testfelépítése viszont alapvetően nem változott. Az ember számára a járás a legtermészetesebb mozgás ill. tartásforma, a hosszan tartó ülés egészségtelen.




A testhelyzet Ülés közben a test a térdnél és derékban megtörik, ezért a szívnek nagyobb teljesítményt kell nyújtani, hogy a vérkeringés kielégítő legyen. Mozgás közben a periodikusan megfeszülő és elernyedő izmok segítik a vér áramlását. Az elégtelen várkeringés a hosszan tartó ülés egyik következménye.




A testhelyzet Az üléssel kapcsolatos legnagyobb egészségügyi probléma a háthoz, a gerinchez kapcsolódik. A gerinc csigolyái között a porcok álló testhelyzetben egyenletes terhelésnek vannak kitéve.




A testhelyzet Ha álló testhelyzetben a porcok terhelését 100%-nak vesszük, az egyenes háttal ülő ember porcainak a terhelésé 140%, a C alakúra görnyedt emberé 200%. Tovább rontja a helyzetet, hogy a csigolyák oldal irányban kitolják a porcokat, ami a gerinc fájdalmas és nehezen javítható elváltozásához vezet.




A testhelyzet Az ülés nem a csontváz munkája, hanem a mozgató és tartó izmok összehangolt tevékenysége. A gerincoszlop megfelelő helyzetben tartása a has- és a hátizmok kiegyensúlyozott munkájának eredménye. A rossz testhelyzet a C alakú gerinccel azonosítható. A jó szék vagy más ülőalkalmatosság lehetővé teszi a helyes testhelyzet kialakulását.




A testhelyzet A ülő embert három tipikus testtartást vehet fel: • előrehajol, • középső testhelyzetben van, vagy • hátradől.




A testhelyzet Előrehajol a székben az író és az olvasó ember. A test erősen megtörik, a hasra és a porcokra nagy nyomás nehezedik. Az ábrán látható esetben a középen megtört ülőfelület csökkenti a combra ható nyomást, a testnek kevésbé kell meggörbülni.




A testhelyzet Középső testtartásban történik pl. számítógépen a beírás. Ebben a teshelyzetben a háttámla fontos szerephez jut. A jól kialakított szék megtámasztja és egyenes tartásra készteti a felső testet, ezáltal csökkenti a gerincoszlop terhelését.




A testhelyzet Hátradőlve, hátsó testhelyzetben ellenőrzi az ember pl. a számítógép képernyője előtt a beírt szöveget, vagy ebben a testhelyzetben pihen. Az ábrán látható esetben a szék ülőlapja követi a felső comb és a hát mozgását. A láb továbbra is kényelmesen a padlón nyugszik, a felső test izmai viszont ellazulnak. ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 12 Fólia



A székek feladata A székek számos szempont, pl. feladatuk szerint csoportosíthatók. Más ülőbútort igényel az ülő irodai munka, az ülő fizikai munka, az étkezés, a szórakozás, a pihenés stb. Az étkezés viszonylag magas ülést és egyenes testtartást igényel. Az étkezés viszonylag rövid időt vesz igénybe, az asztalon időnként megpihenő karokat nem kell megtámasztani. Az irodai munkavégzés során mindhárom testhelyzet lehetséges. A kart és a hátat meg kell támasztani.




A székek feladata A társalgást, az olvasást és a pihenést szolgáló bútorok esetén a test maximális kényelmének biztosítása a feladat. Az alacsony ülésmagasság félig kinyújtott, ezért pihentető lábhelyzetet eredményez. A nagy ülésmélység a testsúly egyenletes eloszlását eredményezi. A magas hátpárna a derék, a hát, és a fej megtámasztására szolgál. A példák alapján látható, hogy a széket határozott elképzelés alapján kell kialakítani.




A szék részei • • • • • •


Váz (láb) Ülés Háttámla Kartámla Lábtartó Görgő



A szék részei A váz az ülés, a háttámla és a kartámla (néha a lábtartó) biztonságos tartószerkezete. Állítható szék esetén az állító és rögzítő elemeket is hordozza. Egyszerű esetben a „váz” három vagy négy láb. Az ülőlap a test ülő helyzetben tartására, a háttámla a hát megtámasztására szolgál. A kartámla a kart pihenteti, hosszú ülés esetén tehermentesíti a vállakat. Amennyiben korlátozza a munkavégzést, a szék kartámla nélkül készül.




A székkel szemben támasztott követelmények Általános követelmények: •

Az ülőfelület és a munkafelület igazodjon a személy magasságához.

•

A kezelőszervek normál testhelyzetben könnyen elérhetők, értelmezhetők és kezelhetők legyenek.




Az székkel szemben támasztott követelmények Általános követelmények: •

A háttámla középen támassza a hátat, a háttámla állítható legyen.

•

A kezelő elemeket kézzel kis erővel lehessen működtetni.

•

A feliratok láthatók és könnyen olvashatók legyenek.




Antropometria A tervezés során antropometriai táblázatokra támaszkodhatunk. A statikus antropometria a végtagok rögzített helyzetében az egyes testrészek méreteivel foglalkozik. A mérési pontok a törzs, az alsóés a felső végtagok kitüntetett pontjai.




Antropometriai táblázatok Az ábrán egy normál testalkatú, alacsony, átlagos testmagasságú és magas nő fő méretei láthatók (Henry Dreyfuss (1904-1972) antropometriai táblázata). .




Antropometriai táblázatok Az ábra a normál testalkatú, közepes testmagasságú férfi és a hozzá tartozó gépkocsi ülés fő méretei mutatja (Henry Dreyfuss antropometriai táblázata).




Antropometriai táblázatok Az ülőfelület dőlése a vízszintes alaphelyzethez képest 0° -5° legyen. Amennyiben a szék szinkron mechanizmussal rendelkezik, az ülőlapot minimum 5° , maximum 15° –al lehessen dönteni. A hátfelület döntése során az ülőlap első éle nem emelkedhet meg. A hasznos ülésmélység rögzített ülésmélységű székek esetén legalább 400 mm legyen.




Antropometriai táblázatok Az antropometriai táblázatok használata során figyelembe kell venni, hogy a mintavétel általában egészséges (fiatal) nők és férfiak közreműködésével történik. A táblázatok nem tartalmazzák speciális csoportok, pl. a fogyatékkal élők adatait. A mintavétel eredményeinek egy része egy idő után elavul, pl. a testmagasság vagy a testsúly az utóbbi évtizedekben sokat változott.




Antropometriai táblázatok A táblázatok adatai általában népcsoport specifikusak, pl. az űrkutatás nemzetközi résztvevőire tekintettel a NASA Anthropometric Source Book (1978) 973 mérési pont alapján 91 országban végzett antrpometriai mérés eredményeit tartalmazza.




A dinamikus antropometria A dinamikus antropometria a méreteken túl az egyes testrészek által leírt mozgásokkal foglalkozik. A vizsgálat tárgya az emberek által egyáltalán elvégezhető mozgás és a kényelmesen elvégezhető mozgás. A kényelem azt jelenti, hogy az adott mozgás erőfeszítés nélkül elvégezhető. Az Industrial Comfort (IC) az iparban alkalmazott tervezési minimumot határozza meg.




A munkaszék fő méretei Az ülőalap magassága a fenék tartományában 420-515 mm, a comb tartományában 440-535 mm legyen. Rugalmas alátámasztás esetén a minimális rugóút 10 mm. Az ábrán az ülő nő és a munkahely méretei láthatók (Henry Dreyfuss antropometriai táblázata).




Az ülőfelület alakja Normál ülés. Hosszú ülés esetén kényelmetlen. Egyszerű, olcsó kialakítás.

Teknős ülés. Hosszú ülés esetén is kényelmes. A mély és széles teknőt medencetámasz egészíti ki.




Az ülőfelület alakja Kontúr ülés. A hosszú ülés is kényelmes. A megemelt hátsó rész megtámasztja a medencét.

Szalagtárcsás ülés. Hosszú ülés esetén is kényelmes és egészséges. Az erősen megemelt hátsó rész megtámasztja a medencét.




Állítható ülés. A szabadalmaztatott bútorok az 1830-50 közötti időszakban alakultak ki az Egyesült Államokban.



Az ipari forradalom és az amerikai modell Szabadalmaztatott bútorok

A szabadalmaztatott bútorok 1860 körül érték el fénykorukat, hanyatlásuk pedig az 1880 utáni évekre tehető. • A középosztály igényeinek kielégítésére szánták, és azzal a megfontolással készültek, hogy • a lehető legkisebb térben elfogadható kényelmet biztosítsanak zsúfoltság nélkül. • Formájukkal a lakásberendezés területén a viktoriánus korízlés ellenében nem értek el átütő sikert, de • állítható magasságú és dönthető kivitelű borbély-, fogorvosiés irodaszékek készültek és • nagyban hozzájárultak a kor egyik legsikeresebb termékének, a Pullman-kocsinak a létrejöttéhez.




A háttámla kialakítása Az állandó érintkezés az ülés közben is mozgók számára alkalmas. A háttámla követi a felső test mozgását, tehermentesíti a medencét. A szinkron mechanizmussal kombinált háttámla mozgástartományán belül rögzíthető legyen.




Az ülésdőlés A kényelem az ülésdőlés helyes megválasztásával fokozható. Hinta mechanizmus. Az ülés és a háttámla közötti szög állandó. Az ülésdőlés szöge a testsúlyhoz beállítható és rögzíthető. Nagyon kényelmes ülőrendszer.




Az ülésdőlés Szinkron mechanizmus. Az ülés és a háttámla automatikusan követi az ülő ember mozgását. A mechanizmus előfeszítése általában a testsúlyhoz állítható. A mechanizmus a mozgástartományon belül rögzíthető, magas háttámlával kényelmes ülést biztosít.




Az ülésdőlés Csuklós hinta. Hátradőlés során az ülésfelület nem emelkedik meg, a talp mindig érintkezik a padlóval. Az ülés és a háttámla közötti szög állandó. A mechanizmus előfeszítése a testsúlyhoz igazítható.




A görgő A görgők a helyváltoztatást szolgálják. A görgőket a padló ismeretében kell kiválasztani. Padlószőnyeghez kemény futófelületű görgő, kemény padlóhoz puha futófelületű görgőt a megfelelő. A görgőket szükség esetén fékkel kell kiegészíteni.




VÁLTOZATOK Előadásvázlat Összeállította: Dr. Péter József




Egyszerű vonalvezetés, tiszta geometriai forma Gerrit Thomas Rietveld (1888-1964): 1917-ben készítette a piros-kéksárga széket. Tiszta, világos, áttekinthető szerkezet, alapvető formák és színek.



FORMATAN Tanulmányút, Észak-Írország. 1993, 1995

Mary Little. Faculty of Art and Design, University of Ulster, N. Ireland, 1995




Tiszta átlátható forma, markáns egyszerűség Richard Riemerscmidt (1868-1957): Bőrbevonatú mahagóni karosszék, 1899. Dunbor Furniture Corp. USA, 1953-tól, Neue Sammlung, München Ívelt kar- és háttámla, finoman terpesztett lábak, enyhén lejtő, lekerekített, kellemes ülést kínáló bőr borítású ülés. ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 39 Fólia



Hajlított faváz Előadásvázlat Összeállította: Dr. Péter József




A fa hajlítása A hajlított bútor alapanyaga lehet a könnyen hozzáférhető csomómentes kőrisfa vagy a bükkfa. A laboratóriumi körülmények között a hajlítást a fa áztatásával, melegítésével, és az ábrán látható egyszerű hajlító készülékkel végezzük.




A faj hajlítása Hajlítás előtt a méretre vágott és megmunkált fát 10-12 órán keresztül vízben áztatjuk, vagy nedves ruhába csavarjuk. A hajlító készülékbe fogott fát pl. tálcába rakott izzó faszénnel melegítjük. Szükség esetén külső felületén nedvesítjük, majd óvatosan, kis fogásokkal továbbítva hajlítjuk. A falemez alakját sablonnal ellenőrizzük és kis mértékben tovább hajlítjuk. A türelem hajlított fát terem.




A faj hajlítása A kívánt görbület elérése után a rögzített falemezt 6-8 órán keresztül szárítjuk. A gyermekszánkó talpai és a háttámla hajlított kőrisfából készült.




Hajlított fa bútorok A hajlított fa bútorok kialakításában úttörő szerepet játszott a Michael Thonet által alapított bécsi cég. Thonet szülővárosában, Boppardban 1830 körül munkálta ki a rétegelt falemezek magas hőmérsékleten történő hajlítását. 1841-ben Bécsbe költözött, és kidolgozta a tömör fa hajlításának technológiáját.




Hajlított fa bútorok Thonet törekvése az volt, hogy a sorozatgyártás szempontjait szem előtt tartva csökkentse a bútor alkotóelemeinek számát. Ez a technológia kevesebb képzett szakmunkást igényelt, mint a kézi fafaragás. Thonet a 19. szd. második felében kialakította a gépi fahajlítás módszerét és a munkamegosztás új rendszerét.




A Thonet-szék • • • • • • •

Alapanyaga a gyakori előfordulása miatt sokak számára hozzáférhető bükkfa. A váz készítése egyenes esztergált farúdból indul. A váz kialakításának mottója: keveset vágni sokat hajlítani. Az ülés kellemes megtámasztást biztosító rétegelt falemez vagy fonott nád. Az egyszerű kötések gyors össze-, és szerelést tesznek lehetővé. Szétszedve dobozba csomagolva szállítható Tömeggyártásra alkalmas konstrukció.




Thonet-szék Pácolt hajlított bükkfa szék rétegelt falemez ülőfelülettel. Michale Thonet “14” számú széke. Gebröder Thonet, 1850 körül.




Hajlított rétegelt falemez Ilmari Tapiovaara Wilhelmina-széke 1960-ból. Az egymásba rakható széket tömegtermelésre szánták.




Hajlított rétegelt falemez Előadásvázlat Összeállította: Dr. Péter József




Rétegelt falemez Falemezek egymáshoz ragasztásával csökkenthetők a rostos szerkezetből adódó hátrányok, mérsékelhető a fahibák szilárdságcsökkentő hatása, csökkenthető a zsugorodás, a dagadás és a vetemedési hajlam. A rétegelt lemezek tulajdonságai a rétegek anyagától és vastagságától, a rétegek egymáshoz viszonyított szálirányától, a ragasztóanyagtól és a ragasztás technológiai paramétereitől függnek. A rétegek hámozással készülnek, a rétegek száma páratlan, elhelyezkedésük szimmetrikus.




Rétegelt falemez A rétegelt falemezekhez leggyakrabban használt faanyagok: bükk, nyír, nyár, éger, topolya. A külső lemezek a borítólemezek és ezek között van a több rétegből álló maglemez. A rétegelt lemezek gyártásának és formázásának nagy lendületet adott a II. világháború előtti és alatt repülőgépgyártás, valamint a II. világháborút követően a művégtagok gyártása és a ragasztás technika fejlődése.




A skandináv bútorok Kiemelkedő a szerepük a lakás felszerelési tárgyak fejlesztésében, ami mindenek előtt táji-természeti, valamint a kulturális gyökerekből táplálkozik. Finnország meghatározó anyaga a fa, Svédország emblematikus terméke a jó minőségű acél.




A skandináv bútorok Közös jellemzőjük a fejlett szociális intézkedések és intézmények, valamint a kézműves hagyományokat is integráló fejlett ipar. Termékeiket a forma, a használat, az anyag, a technológia és az ár harmóniáját jellemzi.




Hajlított rétegelt falemez Alvar Aalto (1898-1976). 1931-ban szabadalmaztatta a rétegelt falemez hajlításának technológiáját. A széket 1931-1932-ben tervezte a Paimio Szanatórium tüdőbetegei részére.




Hajlított rétegelt falemez Alvar Aalto (1898-1976) keresztfonatos ülőfelületű pihenőszéke (1937) ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 55 Fólia



Hajlított rétegelt falemez. Breuer Marcel (1902-1981) pihenőszéke (1936) ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 56 Fólia



Hajlított rétegelt falemez Gerald Summer (1899-1967) egyetlen rétegelt falemezből 1934 körül valószínűleg Alvar Aalto munkái hatására készített karosszéke.




Hajlított acél csőváz Előadásvázlat Összeállította: Dr. Péter József




Az acélcső A XX. szd. elejére kialakultak azok az ipari eljárások, amelyek lehetővé tették a jó minőségű vékony falú acélcsövek gyártását. Az acélcső a bútortervezőket is megihlette, a finom, könnyen áttekinthető csővázas bútorok megváltoztatták a lakásbelsők hangulatát. Mies van der Rohe: Bruno-szék, 1930.




Hajlított csőváz A huszonéves Breuer Marcel (19021981) szakított fa konstrukciójú bútorokkal, és Adler kerékpárja hajlított kormányának hatására 1925-ben hajlított acélcsőből erős, egyben könnyű bútorvázat készített. Munkájával csatlakozott a kor építészeti világához; a szerkezet legyen tiszta, világos, áttekinthető.




Hajlított csőváz Breuer Marcel (1902-1981): Fémcső karosszék („Wassily”), Standard Möbel, Berlin, 1926, Thonet AG., Berlin 1930-tól, Gavina, Bologna, 1965-től A cső lényege a hajlíthatóság. Az egyenes csőből hajlított térbeli váz szakítás a robosztus vázzal és a hagyományos tartó lábbal




Hajlított csőváz Ludwig Mies van der Rohe hajlított acél csővázas széke fonott nád ülő- és hátfelülettel (1926). A szék kartámla nélkül és kartámlával készült.




Hajlított csőváz Ludwig Mies van der Rohe hajlított acél csővázas széke fonott nád ülő- és hátfelülettel. A stutgarti Weissenhofsiedlungon mutatták be 1927-ben



A KLASSZIKUS FUNKCIONALIZMUS Le Corbusier

Le Corbusier (1887-1965), Charlotte Perriand (1903-1999): Fekvőszék, Thonet AG. Berlin, 1929 ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 64 Fólia



Hajlított rétegelt falemez ülőfelület, hajlított csőláb Robin Day Hillestak-székének ülő- és hátfelülete rétegelt falemezből készült, lába hajlított acél cső (1950) . Az egyszerű kialakítású szék egymásba rakható, könnyen mozgathazó




Hajlított rétegelt ülőfelület, hajlított csőláb Arne Jacobsen (1902-1971) dán építész, bútor és ipari formatervező könnyű hajlított rétegelt falemezből és hajlított csőből kialakított jól használható könnyű kivitelű tömeggyártásra szánt „Hangya” széke (1952). Markáns, ugyanakkor jól használható




Hajlított csőváz Ron Arad (1951- ) Fantastic Plastic Elastic széke (1997). Hajlított acél csőváz, hajlított műanyag ülő- és hátfelület




Meghökkentés, figyelemkeltés Az olasz Mariscal háromlábú bárszéke egyszerű kényelmetlen ülőfelületével, mozgalmas aszimmetrikus lábaival felidézi a bár lényegét; mozgás, ismerkedés, kapcsolatteremtés




Hajlított laposacél váz Előadásvázlat Összeállította: Dr. Péter József




Hajlított acél váz R. W. Winfield cég és egy ismeretlen gyártó hintaszéke, amelyek kecses ívelő fémkonstrukciójával, könnyed kárpitozásával a legjobb funkcionális hagyomány folytatója és továbbsugárzója abban az időben, amikor a kárpitozás túlteng (XIX. sz. második fele).




Merész újítás Achille és Pier Giacomo Castigliano székének hajlított laposacél lába és fa támasztóeleme mezőgazdasági gépülést hordoz. A mezőgazdasági gépek kényelmes ülései az évszázados paraszti ülések formáját követik.




Hajlított laposacél váz Mies van der Rohe 1929-es barcelonai világkiállításra tervezett széke a német ipar teljesítményét reprezentálta. Pavilonhoz illően a nagyméretű és súlyos, drága és kényelmetlen szék sikerét a terv eleganciájának, a különleges anyaghatásoknak és a tervező nevének köszönhette.




A legkényelmesebb szék Előadásvázlat Összeállította: Dr. Péter József



AZ AMERIKAI IPARI FORMA A II. VILÁGHÁBORÚ UTÁN Charles Eames

Charles Eames (St. Louis, 1907 - St. Louis 1978), 1946-ban fogalmazta meg azt az elvet, ami későbbi bútorainak alapgondolatát képezte. • Bútoraihoz hajlított fát, acél csöveket, alumínium és üvegszál erősítésű elemeket alkalmazott. • Az új anyagokat sajátosságainak megfelelően alkalmazta és ezáltal új, és arisztokratikus formavilágot hozott létre. • Kiemelkedik alkotásai közül a klubfotel, amit kortársai a valaha gyártott legkényelmesebb ülőalkalmatosságnak neveztek.




Charles Eames: Klubfotel, Herman Miller Inc. (1956) ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 75 Fólia



Kerekes székek Előadásvázlat Összeállította: Dr. Péter József




MEYRA kerekes szék. Sajátos igényeket kiszolgáló hajlított csővázas ülő- és közlekedési alkalmatosság ME Gépelemek Tanszéke http://www.me.hu 77 Fólia


FORMATAN Tanulmányút, Észak-Írország. 1993, 1995

Festett fa elemekből összeállított kerekesszék. The Design Difference. Triplicate Design. Belfast, N. Ireland




CSOMAGOLÁSTERVEZÉS Előadásvázlat Összeállította: Dr. Péter József




Bevezetés Az anyag- és energiatakarékosság, a terméktömeg csökkentése, ennek eredményeként a szállítási költségek mérséklése, az újra- és tovább használat, az újra- és a tovább hasznosítás, a környezetvédelem stb. igényli a csomagolás és a csomagolás-technika rendszeres korszerűsítését.




A csomagolás feladata Az élelmiszerek és a fogyasztási cikkek döntő hányada csomagolás nélkül korszerű kereskedelmi-elosztó hálózatban nem forgalmazható. Egyre nagyobb a szerepe a csomagolásnak, a figyelemfelkeltő, vásárlásra ösztönző hatásának.




A csomagolás feladata A csomagolás feladata (áruvédelem, egységbefoglalás, a környezet megóvása a terméktők, a termék megóvása a környezettől, az értékesítés és felhasználás támogatása) az utóbbi évtizedekben jelentősen módosult.




A termelésorientált csomagolás A gépesítés és az automatizálás előtérbe kerülésével az első váltás az 1960as években következett be, amikor a hagyományos funkcióorientált csomagolás helyébe a termék-előállítási folyamathoz szervezetten kapcsolódó termelésintegrált csomagolás lépett.




A termékorientált csomagolás Az 1970-es évek végétől az 1980-as évek közepéig bontakozott ki egy újabb szakasz, amely a termékintegrált csomagolás fogalmával jellemezhető. Ez a termék korszerűségével, minőségével, használati értékével összehangolt, azt kifejező csomagolást jelenti. Ez a fajta csomagolás ellentétes a termék színvonala alatti csomagolással és a gyenge minőségű termék nagy értékű vagy sokat sejtető csomagolásban történő kínálásával.




A termékorientált csomagolás A termékorientált csomagolás összekapcsolja a piacot, a fogyasztót és a csomagolást. Megköveteli a termék tényleges értékét bemutató, a fogyasztó számára valós szolgáltatásokat nyújtó csomagolást, és elveti a jó áruminőséget és korszerűséget csomagolással pótolni kívánó törekvéseket. A csomagolás reprezentálja az adott ország ipari és kereskedelmi kultúráját, de nem helyettesíti azt. Önmagában korszerű csomagolástechnikára törekedni értelmetlen.




A termékorientált csomagolás A termékintegrált csomagolás is megőrzi kettős jellegét, vagyis a piactól független és piacfüggő feladatát. A csomagolás piactól független funkciói • az áruvédelem, • a célszerű egybefogás, • a teremék megóvása a környezettől, • a környezet megóvása a természettől, • tájékoztat, • tanít, nevel, ízlést formál, • szórakoztat, gyönyörködtet.




A csomagolás piacfüggő funkciói • figyelembe a fogyasztói szokásokat, • a térbeli elosztás sajátosságait és • a helyi szabályozást.




Rugalmasság, piacérzékenység A piac a korszerű csomagolóipartól nagyfokú rugalmasságot, bőséges csomagolószer és csomagolástechnikai választékot, érdekes, figyelemfelkeltő megjelenést kíván.




Rugalmasság, piacérzékenység A csomagolás átalakulását, a csomagolástervezést az utóbbi években egyre jobban befolyásoló piaci és társadalmi hatások: Nő az idősek és az egyedül élők száma, a házon kívül töltött szabadidő, a kényelmi szolgáltatások iránti igény. Ez hatással van a csomagolás jellegére, az adagnagyságra, a felhasználást segítő megoldásokra.




Rugalmasság, piacérzékenység Egyre nagyobb az igény az adagcsomagolásra, a fogyasztásra kész, vagy a csomagolásban fogyasztásra könnyen elkészíthető termékekre. A nagyobb, különösen a családi csomagolásoknál megjelentek az adagolóelemek.




Rugalmasság, piacérzékenység Nő a hosszabb idejű eltarthatóságot biztosító csomagolás iránti igény, ami lehetővé teszi a ritkább vásárlást pl. az idősek és az egyedülállók számára, illetve segítik a szabadidő házon kívüli eltöltését. Az ilyen csomagolás jó a fogyasztónak az elosztóknak, a kereskedőknek, és a gyártónak. A hosszabb eltarthatóság alapvetően a termék tulajdonsága, de feltételezi a megfelelő csomagolóanyagot és a többször használható záróelemet.




Rugalmasság, piacérzékenység A környezetvédelem fontos szempont. A feladatok közé sorolhatók az anyagés energiatakarékos technológiák, az egynemű vagy a lehető legkevesebb anyagféleséget felhasználó csomagolások, a természetes anyagok használata, a gyűjtő rendszerek, a válogató és feldolgozó technológiák bevezetése ill. elterjesztése.




Rugalmasság, piacérzékenység Szabványok írják elő a mérettűréseket, az adagolási pontosságot, a jelöléseket, stb. Ezek a követelmények a belföldi és az importcikkekre egyaránt érvényesek. A szabályozások létrejöttét, illetve szigorodását részben közegészségügyi és biztonsági követelmények ösztönzik. Ide sorolhatók pl. a veszélyes árukra vonatkozó csomagolási előírások.




Rugalmasság, piacérzékenység A véletlen balesetek és a szándékos károkozás hatására kifejlesztették a gyermekbiztos zárást, az élelmiszereknél és a gyógyszereknél pedig az illetéktelen hozzáférését jelző csomagolást.




Rugalmasság, piacérzékenység Az anyagok, eszközök, gépek és technológiák teljesen új nemzedékének kutatásában, fejlesztésében az élenjáró nagy gazdasági egységek mellett számos kisvállalkozás található. A kisvállalkozások elsősorban a sajátos változatokra, a kis sorozatokra, a szellemes és gondosan kialakított részletekre fordítják a figyelmet.




A csomagolástervezés alapfogalmai •

Csomagolás. Valamilyen, a termékre jellemző információkat hordozó anyag körülveszi a terméket, a fogyasztóhoz jutásig biztosítja annak védelmét.

•

Csomagolóanyag. Burkolja, védi a terméket (papír, üveg, fém, fa, textil, műanyag, társított anyagok stb.).

•

Csomagolóeszköz. A kész, kialakított csomagolóanyag (flakon, hordó, tubus, doboz, palack stb.).





Csomagolószer. A csomagolóanyaghoz a csomagolás kialakításakor használt anyagok (pl. zsineg, ragasztó, kötél, drót).

•

Csomag. A termék a csomagolással együtt.

•

Csomagolási segédanyag. A csomagolás járulékos részei (pl. párnázat, ragasztószalag).




A csomagolás egységei •

Adagcsomagolás. Egyszeri felhasználású egység csomagolása (pl. filtertea, shampoon, szappan).

•

Fogyasztói csomagolás. Egy termék fogyasztási árusítási egységcsomagolása (pl. egy tubus fogkrém, egy doboz tea).

•

Egységcsomagolás. Több, azonos termék, fogyasztói csomagolása, egységbe foglalása.




A csomagolás egységei •

Gyűjtőcsomagolás. Több fogyasztói, vagy egységcsomag egységbe fogadása, tároló csomagolása.

•

Bemutató csomagolás. Fogyasztói, vagy gyűjtőcsomagolás a termék árusítására, bemutatására alkalmas formában.

•

Szállítási csomagolás. Az árúnak védelmet nyújtó, rakodást, szállítást segítő csomagolás.





Egységrakomány. Raklapra helyezett, gépesített szállításra alkalmas rakodási egység.

•

Rakomány. Az egységrakományokból képzett nagyobb egység (pl. konténer, teherautó rakomány, vagon).




A csomagolás fajtái •

Eldobó csomagolás. A termék használatbavételekor, vagy felhasználása után szükségtelenné váló csomagolás (pl. gyümölcslé-doboz, cipőpasztadoboz).

•

Visszatérő, újrahasználható csomagolás. A termék felhasználása után ismét használható csomagolás (pl. a visszaváltott üvegpalack).

•

Újrahasznosítható csomagolás. Alapanyagként hasznosítható csomagolás (pl. üveg, papír, textil, fém).




A csomagolás esztétikai értéke Jóllehet a csomagolás esztétikai értéke a termékeknél változó súllyal jelentkezik, a piaci verseny növeli az esztétika jelentőségét. A piaci versenyben a többet nyújtó cégek lehetnek sikeresek. A többlet lehet a termékben, vagy a termék csomagolásában. A csomagolástervezés során ezért lényeges a tartalom és a forma, a szépség, a hasznosság és a gazdaságosság kölcsönhatásának elemzése.




A csomagolás esztétikai értéke Az esztétikai funkciók közül a legfontosabbak: • •

a nevelő, tudatformáló, tanító (pl. szokások alakítása, változtatása), a környezetformáló (környezetformálás, oktatás, ízlésalakítás).




A csomagolás esztétikai értéke Az esztétikum megjelenhet mint újdonságérték: • • • •

új külső, új belső (használati-esztétikai arányváltozás), mindkettő új, új méret, forma.




A csomagolásra vonatkozó szabályozások Nemzeti és nemzetközi szabályozás kiterjed • a csomagolási méretsorra, • a mennyiségi tűrésre, jelölésekre vonatkozó előírásokra, • a tartalom és összetevők feltüntetésére.




A csomagolásfejlesztés iránya •

Növekszik a környezetvédelem és az ökológiai szempontok szerepe (nő a jelentősége a környezetkímélő, lebomló anyagoknak).

•

Határozottabbá válnak az egészségvédő előírások.

•

Szigorodnak a higiéniai követelmények (pl. csomagolás után pasztörizálás mikrohullámmal)

•

Bővülnek a fogyasztói igények.




A csomagolásfejlesztés iránya • Természetessé válik a takarékos anyagfelhasználás, az újra- és tovább hasznosítás valamint az újra- és tovább használat, • a fokozott minőségvédelem, és • a csúcstechnológia lehetőségeinek kihasználása.




A csomagolóanyagok A csomagoláshoz használt csomagolóanyagok és segédanyagok számát a csomagolás funkciója határozza meg. Csomagoláshoz használható anyag a • • • • •

fa, papír, műanyag, fém, és a felsorolt anyagok kombinációja.




A felhasznált csomagolóanyagok száma A újra- és tovább hasznosítás szempontjait szem előtt tartva az egynemű csomagolás a kedvező (pl. csak papír). A csomagolóanyagok számának növelésével (fa és papír vagy fa, papír és fém stb.). a válogatás bonyolulttá, a hasznosítás költségessé válik.




A PAPÍRCSOMAGOLÁS Előadásvázlat Összeállította: Dr. Péter József




A papírcsomagolás A papírt kezdetben írásjelek, ábrák és képek hordozására alkalmazták. Napjainkban széles körben alkalmazza a papírt az ipar, az egészségügy, a tisztasági termékek gyártói és mindenek előtt a csomagolóipar. A XX. szd. utolsó évtizedeiben a csomagolóanyagok között a papír tömege elérte az 50%-t, ami kétszerese az iratpapírként felhasznált papír tömegének.




A papír alapanyaga A papír növényi rostok vizes szuszpenziójából a rostok összekuszálásával és a víz eltávolításával kialakított vékony, hajlékony lap. A rostoknak hosszúnak és hajlékonynak kell lenni, hogy „összekuszálásukkal” létrejöhessen közöttük a fizikai kötődés. A kívánalmaknak a cellulózrostok felelnek meg a leginkább. Sok cellulózrostot tartalmaznak pl. a tűlevelű fák és a gabonafélék. A papírgyártás nyersanyaga továbbá a rongy és a papírhulladék.




A cellulóz előállatása A cellulózgyártás során a farönköt először hántolják, majd néhány centiméteres szilánkokra szétverik, amit osztályozás után silókban vegyszerekkel kezelnek és főznek. A főzést követően mossák, tisztítják és osztályozzák a cellulózt.




A papírhulladék A papírhulladék rendkívül sokféle lehet attól függően, hogy ipari-, háztartási, vegyes eredetű-, válogatott stb. A hazai kereskedelmi gyakorlat famentes és félfamentes fehér papírhulladék, fatartalmú fehér papírhulladék, irathulladék, nyomtatott nehézpapír hulladék, nátronpapír-hulladék, és vegyes hulladékpapír kategóriákat ismer. A vízzel kevert fatartalmú papírhulladékot tartályokban állandó keverés közben rostjaira bontják.




A facsiszolat A facsiszolatot a fa mechanikus foszlatásával állítják elő. A vizes fa rostosítását durva felületű kövekkel végzik, a csiszolatot osztályozzák és besűrítik.




A papírgyártás A papírgyártás során a cellulózt, a facsiszolatot és a hulladékpapírt összekeverik, a keveréket megőrlik, a szükséges mértékig enyvezik (fenyőgyantát kevernek a pépbe), majd alumínium-szulfát oldattal a gyantát a rostok felületére kicsapatják, a fehérség javítására pedig töltőanyagot adagolnak a péphez.




A papírgyártás A hígított papírpépből rázó szitákon kialakítják a papírlapot, amit préselnek és fűtött hengereken szárítanak. A szárítóhengeren átvezetett papírt rövid ideig pihentetik, hűtik, majd simító hengerek közé vezetik, tekercselik és csomagolják.




Papír alapú csomagolóanyagok A hullámtermékek papírból előállított csomagolóeszközök, amelyek alkotói közül legalább egy hullámosítással készül. A hullámosított papírra ragasztóanyagot hordanak és erre újabb papírréteget illesztenek, amire újabb hullám- és fedőréteget vihetnek. A rétegek tulajdonságának célszerű választásával a hullámpapír tulajdonsága viszonylag tág határok között befolyásolható.




Papír alapú csomagolóeszközök A papírzsákot a XX. szd. elején kezdték használni. Anyaga bizonyos feladatokra jobban megfelel, mint a len-, kender- és jutazsák, az előállításának költsége pedig töredéke az előbbieknek. A papírzsák tulajdonságai vegyi kezeléssel, műanyag bevonattal és műanyag rétegek használatával változtathatók. Papírzsákok általában 25 kg és 50 kg tömegű ömlesztett anyag tárolására használatosak.




Nyitott ragasztott széles talpú és szelepes papírzsák




Papír alapú csomagolóeszközök A papírzacskó papírból, nemesített papírból, vagy papír és egyéb fóliaszerű anyag társításával készül, egy- vagy több rétegű, hajlékony, alakja változatos, egyik oldala nyitott. A talp nélküli, zárónyelvvel ellátott zacskókat tasaknak nevezzük. Ha a zacskó laposra terítve 2700 cm2-nál nagyobb oldalterületű, zsákról beszélünk. A hordozófüllel ellátott zacskókra a divattáska elnevezést használjuk.




Papír alapú csomagolóeszközök A hengerdoboz vagy papírdob hengeres vagy kúpos papír csomagolóeszköz. Előnye a nagy szilárdság, a stabilitás, a papírt megfelelő anyaggal társítva a jó áteresztő- vagy szigetelő képesség, a jó tölthetőség, a jó zárás és újrazárás, a kezelhetőség és a jó lehetőség az információk elhelyezésére. Hátránya, hogy üresen nem hajtható össze, kedvezőtlen az alapterület kihasználása, és gyártása eszközigényes.




Papír alapú csomagolóeszközök A papírmasé vákuumos lapképzéssel készül, papíripari rostok felhasználásával változatos alakzatok hozhatók létre. A papírmasé laza rostszerkezetű, jó nedvszívó képességű, nyomás hatására bizonyos mértékig deformálódik. A masétermékek a csomagolandó áru tömegétől és alakjától függően 3-6 mm vastagságúak, pl. a 30 tojás tárolására alkalmas tartó 3 mm vastagságú.




Papír alapú csomagolóeszközök A kartondoboz merev falú csomagolóeszköz, anyaga karton, lemez, vagy ezekkel társított más anyag. A kartondoboz • • • • • •

szilárd és stabil, jól társítható, speciális tulajdonságú dobozok készíthetők, jól nyomtatható, géppel jól tölthető és zárható, térkihasználása kedvező, üresen síkba teríthető.




KARTONDOBOZ KÉSZÍTÉSE Előadásvázlat Összeállította: Dr. Péter József




A kartondobozok csoportosítása A kartondobozok csoportosíthatók • • • •

az anyag, a gyártástechnológia, a kiviteli forma és felhasználás célja szerint.




A kartondobozok csoportosítása A papíralapú dobozok készülhetnek • kartonból, • lemezből, • kombinált rétegelt anyagból.




A kartondobozok csoportosítása A gyártástechnológia szerint megkülönböztetünk • nyers, • nyomdai kivitelű és • borított dobozt.




A kartondobozok csoportosítása A kiviteli forma szerint megkülönböztetünk • • • • • •

nyomott és nyomatlan, merev, összehajtható – szétszedhető, ragasztott, fűzött, hajtogatott dobozt.




A kartondobozok csoportosítása A felhasználás szerint megkülönböztetünk • • • •

egyedi és gyűjtőcsomagoló, fogyasztói és szállító, eldobható és többszöri felhasználásra tervezett, a csomagolandó áru szerinti (pl. gyógyszer, cigaretta) csomagolást.




A kartondobozok tervezésének szempontjai Általános szempontok. A kartondoboznak három fő funkciója van: a védelem, az egységbefoglalás és az információhordozás. Ezeket a funkciókat • • • •

az alak és méretválasztás, a szilárdság és alakíthatóság, az áteresztőképesség és a felületi tulajdonságok megválasztásával lehet megoldani.




A kartondoboz alakjának és méretének meghatározása A doboz méreteit a csomagolandó termék mérete és mennyisége határozza meg. A hajlítási élek távolsága a eh = eb + ks összefüggéssel számítható, ahol eb a belméret, k=0…0,5 az alakítás okozta méretcsökkenést veszi figyelembe, s az anyag vastagsága. A doboz általában négyzet, téglalap, paralelogramma, trapéz, háromszög vagy hatszög alakú hasáb, ritkábban csonka gúla.




A kartondoboz élettartama A kartondoboz élettartama a doboz anyaga szilárdságának és a doboz igénybevételének függvénye. A doboz igénybevétele • statikus, • periodikus vagy aperiodikus, • részleges vagy teljes, • külső vagy belső.




A kartondoboz élettartama Az élettartam növelhető a szilársági jellemzők emelésével, ami a doboz hajtogatásához szükséges nyomaték növekedésével párosul. A kötések akkor megfelelőek, ha szilárdságuk az alapanyagéval közel azonos. A ragasztott kötés szilárdsága a kötés szakítószilárdságával, a fűzött kötés szilárdsága az egy kapocsra jutó szakítóerővel jellemezhető.




A kartondoboz élettartama A falak szilárságát • repesztő szilárdsággal, • beszakadási szilárdsággal, • tépő szilárdsággal és • átütési szilárdsággal jellemzik. A dobozok lökésszerű igénybevétellel szembeni ellenállását ejtési és rázókísérletekkel határozzák meg.




A kartondoboz szigetelési tulajdonságai A csomagolás egy részének tömörnek vagy áteresztőnek kell lenni. A tömörséget vagy áteresztő képességet meghatározza az anyag, a pórusosság és a kötés határozza meg. Az anyag és a pórusok áteresztő képessége bevonással (pl. festéssel) vagy kombinált csomagolóanyaggal szabályozható. A kötések áteresztő képességét a kötőanyag és a kötés kialakítása határozza meg.




KARTONDOBOZ VÁLTOZATOK Előadásvázlat Összeállította: Dr. Péter József




A dobozok gyártásának menete Mintakészítése (bemutató darab készítése). Nyomtatott dobozok esetén csomagolási kép tervezése. Próbanyomat készítése. A nyomtatott ívek kezelése (pl. lakkozás). A doboztestek kimetszése keményfába ágyazott szalagkések segítségével. • Hajtogatás.

• • • • •




A kartondobozok csoportosítása kialakításuk szerint • • • • • • • • •

Füles Bedugó-nyelves Tető- és fenéklapolt Önzáró fedelű Ragasztott önzáró fedelű Ragasztott fedeles Hajtogatott fedeles Öves Tolókás




Egyirányú bedugónyelves doboz




Ellentétes irányú bedugónyelves doboz




Bedugónyelves és lapolt doboz




Tető-, fenéklapolt doboz alapmintája




Tető-, fenéklapolt doboz




Füles dobozok alapmintája




Füles és bedugónyelves doboz




Füles és lapolt doboz




Mindkét végén füles doboz




Önzáró fenekű dobozok alapmintája I.




Önzáró fenekű dobozok alapmintája II.




Mindkét végén nyitott hüvely




Kettősfalú dobozok alapmintája




Bemetszett sarkú doboz




Erősített sarkú doboz




Zárt sarkú doboz




Ragasztható kettősfalú dobozok alapmintája




Bemetszett sarkú doboz




Zárt sarkú doboz




Zárt és erősített sarkú doboz




Trapéz alakú kettősfalú dobozok alapmintája




Egymásba csúsztatható bedugónyelves dobozok




Egymásba csúsztatható lapolt fenekű dobozok




Csapófedeles doboz




Lapos alakú oldalhajtókás tetőlapon zárható doboz




Lapos alakú hajtogatott doboz




Egyik oldalán nyitott bedugónyelves doboz




Egyik oldalon nyitott lapolt doboz




Egyszerű hüvely




Sarkon ragasztható dobozalsó




Sarkon ragasztható akasztott fedelű doboz




Ragasztott sarkú és ragasztott fedelű doboz




Párna alakú doboz




Háromoldalú bedugónyelves doboz




Trapéz alakú hüvely




Hatoldalú bedugónyelves doboz




Trapéz alakú doboz a fenéklapon bedugó nyelvvel




Csonkagúla alakú bedugónyelves doboz




Bedugónyelves doboz beépített válaszfallal




Háromszög alakú dobozalsó




Háromszög alakú doboz fedéllel




Trapéz alakú dobozalsó




Trapéz alakú doboz fedéllel




Dobozalsó ötsarkú alaplappal




Doboz hatsarkú alappal



Készségfejlesztő technikák

Recommend Documents