Mechatronika Modul 9: Rychlé vytváření prototypů

Mechatronika Modul 9: Rychlé vytváření prototypů Učebnice Cvičebnice Řešení (koncept)

Dr. Ing. Bogdan Dybała, Dr. Ing. Tomasz Boratyński Dr. Ing. Jacek Czajka Dr. Ing. Tomasz Będza Dr. Ing. Mariusz Frankiewicz Ing. Tomasz Kurzynowski University of Wroclaw, Poland

Evropský koncept pro doplňkovou kvalifikaci mechatronik odborných procovníků v globalizované průmyslové výorbě. EU – Projekt č. DE/08/LLP-LdV/TOI/147110 „MINOS++“, platnost od 2008 do 2010 Tento projekt byl realizován za finanční podpory Evropské unie. Za obsah publikací (sdělení ) odpovídá výlučně autor. Publikace (sdělení) nereprezentují názory Evropské komise a Evropská komise neodpovídá za použití informací, jež jsou jejich obsahem. www.minos-mechatronic.eu

Partneři pro provádění, hodnocení a šíření výsledků projektů MINOS a MINOS**. -

Chemnitz University of Technology, Institute for Machine Tools and Production Processes, Germany np – neugebauer und partner OhG, Germany Henschke Consulting, Germany Corvinus University of Budapest, Hungary Wroclaw University of Technology, Poland IMH, Machine Tool Institute, Spain Brno University of Technology, Czech Republic CICmargune, Spain University of Naples Federico II, Italy Unis a.s. company, Czech Republic Blumenbecker Prag s.r.o., Czech Republic Tower Automotive Sud S.r.l., Italy Bildungs-Werkstatt Chemnitz gGmbH, Germany Verbundinitiative Maschinenbau Sachsen VEMAS, Germany Euroregionala IHK, Poland Korff Isomatic sp.z.o.o. Wroclaw, Polen Euroregionale Industrie- und Handelskammer Jelenia Gora, Poland Dunaferr Metallwerke Dunajvaros, Hungary Knorr-Bremse Kft. Kecskemet, Hungary Nationales Institut für berufliche Bildung Budapest, Hungary Christian Stöhr Unternehmensberatung, Germany Universität Stockholm, Institut für Soziologie, Sweden

Obsah studijních podkladů Minos: moduly 1 – 8 (učebnice, cvičebnice a klíč ke cvičením) zahrnující: základy / interkulturní kompetence, projektový management / fluidní techniku / elektrické pohony a řízení/ mechatronické komponenty / mechatronické systémy a funkce / uvedení do provozu, bezpečnost, vzdálený servis / dálková údržbu a diagnostiku. Minos **: moduly 9 – 12 (učebnice, cvičebnice a klíč ke cvičením) zahrnující: rychlé vytváření prototypů / robotiku / migraci / rozhraní. Všechny moduly jsou dostupné v následujících jazycích: němčina, angličtina, španělština, italština, polština, čeština a maďarština.

Pro více informací prosím kontaktujte: Technical University Chemnitz Dr. Ing. Andreas Hirsch Reichenhainer Straße 70, 09107 Chemnitz Tel.: + 49(0)0371 531-23500 Fax.: + 49(0)0371 531-23509 Email: [email protected]

Internet: www.tu-chemnitz.de/mb/WerkzMasch www.minos-mechatronic.eu

Mechatronika Modul 9: Rychlé vytváření prototypů Učebnice (koncept) Dr. Ing. Bogdan Dybała, Dr. Ing. Tomasz Boratyński Dr. Ing. Jacek Czajka Dr. Ing. Tomasz Będza Dr. Ing. Mariusz Frankiewicz Ing. Tomasz Kurzynowski University of Wroclaw, Poland


Rychlé vytváření prototypů - Učebnice

Obsah 1

ÚVOD ..............................................................................................................3

2

CAD .................................................................................................................5

3

CAD – RP KOMUNIKACE ............................................................................10

3.1

4

FORMÁT STL ............................................................................................... 10 3.1.1

Struktura a vytváření souborů STL ................................................. 10

3.1.2

Orientace trojúhelníků ................................................................... 11

3.1.3

Souřadnicový systém a jednotky ve formátu STL ........................... 12

3.1.4

Vytváření souborů STL .................................................................... 13

3.1.5

Nejčastější chyby a defekty STL formátu ........................................ 13

3.1.6

Pravidla vytváření STL souborů ...................................................... 17

3.1.7

Generování *.stl souborů v různých programech ........................... 18

PŘÍPRAVNÉ ČINNOSTI V RÁMCI RP METOD ...........................................24

4.1

EDITOVÁNÍ STL SOUBORŮ .............................................................................. 28

4.2

OPRAVOVÁNÍ STL SOUBORŮ .......................................................................... 31

4.3

GENEROVÁNÍ PODPĚR ................................................................................... 32

5

RYCHLÉ VYTVÁŘENÍ PROTOTYPŮ – RP .................................................35

5.1

STEREOLITOGRAFIE (SLA, SL) ......................................................................... 42

5.2

SELEKTIVNÍ LASEROVÉ SPÉKÁNÍ/TAVENÍ – SLS/SLM ........................................... 44 5.2.1

MCP Realizer II – zařízení od společnosti MCP – HEK ..................... 46

5.2.2

EOSINT M 270 – RP zařízení od společnosti EOS ............................ 47

5.2.3

M3 Linear – zařízení od společnosti Concept Laser ........................ 48

5.2.4

TrumaForm LF 250 – zařízení od společnosti TRUMPF .................. 49

5.2.5

EBM S12 – zařízení od společnosti ARCAM .................................... 50

5.2.6

Sinterisation HiQ System – zařízení od společnosti 3D SYSTEMS ... 51

5.3

LAMINÁTOVÁ VÝROBA OBJEKTŮ (LOM)............................................................ 52

5.4

TVORBA MODELU POSTUPNÝM NANÁŠENÍM ROZTAVENÉHO MATERIÁLU – FDM ..... 54

5.5

LASEROVÉ TECHNOLOGIE FORMOVÁNÍ POMOCÍ PRÁŠKU ...................................... 55

5.6

TRYSKOVÉ TIŠTĚNÍ ......................................................................................... 56

5.7

3DP TROJROZMĚRNÉ TIŠTĚNÍ .......................................................................... 58

5.8

SGC – METODA VYTVRZOVÁNÍ FOTOCITLIVÉHO POLYMERU .................................. 60

6

ZPĚTNÉ INŽENÝRSTVÍ ...............................................................................62

6.1

ÚVOD ......................................................................................................... 62

6.2

OBLASTI VYUŽITÍ ZPĚTNÉHO INŽENÝRSTVÍ .......................................................... 63

6.3

METODY DIGITALIZACE .................................................................................. 66 6.3.1

Kontaktní metody digitalizace ........................................................ 68

6.3.2

Metody založené na optických bodech .......................................... 70 1

Minos++


7

6.3.3

Lineární optické metody ................................................................. 73

6.3.4

Optické metody založené na pásmu .............................................. 74

6.3.5

Destruktivní skenování ................................................................... 76

6.4

VYBAVENÍ A SOFTWARE ................................................................................. 77

6.5

DIGITALIZACE GEOMETRIE .............................................................................. 79 6.5.1

Fáze digitalizace ............................................................................. 79

6.5.2

Plánování digitalizačního procesu .................................................. 80

6.5.3

Získávání dat .................................................................................. 82

6.5.4

Zpracování dat a konstrukce CAD modelu ..................................... 83

POUŽITÁ LITERATURA...............................................................................89

2

Minos++


1 Úvod V současném vysoce industrializovaném světě neutuchající potřeba redukovat dobu plánování a projektování výrobků a potřeba zajistit nejvyšší možnou kvalitu produktu v okamžiku jeho zprovoznění vedou k vývoji nových technologií, jejichž cílem je redukce výrobní doby před uvedením produktu na trh. Nové technologie poskytují nástroje umožňující rozšíření záruky kvality, od výrobní oblasti po celou životnost produktu. Skládají se z technik a metod, které umožňují snížení doby vývoje produktu, a to od fáze formulování požadavků až po fázi uvedení konečného produktu na trh. Jedním ze základních cílů je minimalizace doby prostoje spolu se souběžným vylepšením kvality produktu. Matematický model objektu (CAD 3D) se považuje za základní součást všech těchto technik. Takový model je sadou dat, která umožňují přesný popis geometrického tvaru jakéhokoli trojrozměrného objektu. Základní pravidla a potenciální nástroje jsou známé již léta, ale v důsledku určitých problémů, zejména spojených s náklady, jsou vyhrazené nástroje, kultura a aplikace obvykle nasměrovány pouze na velice bohaté nebo strategické zákazníky. Matematický model lze získat dvěma různými způsoby: • Přímo, s použitím počítačových nástrojů pro trojrozměrné projektování (CAD – počítačem podporované projektování) • Kopírováním prvku s použitím nástrojů, jako jsou videokamery, systémy zpětného inženýrství, CAT (počítačová axiální tomografie), které se zvolí podle typu prvku, oblasti aplikace, požadované přesnosti, atd. Jakmile se model získá, může se používat k různým účelům, od archivace po možnost provádění testů, vylepšování geometrie, používání v multimediálních aplikacích, stejně jako v analýzách a FEM testech skutečných výrobních procesů, v přípravě prototypů a forem s použitím technik rychlého vytváření prototypů a rychlého vytváření nástrojů [19]. Techniky rychlého vytváření prototypů a rychlého vytváření nástrojů jsou takovými technologiemi. Tyto systémy, instalované na moderních zařízeních a využívající různé technologie a materiály, dokážou připravit v cílovém materiálu prototyp nebo sérii prototypů objektu na základě jeho numerického modelu získaného z CAD 3D systému nebo procesu zpětného inženýrství. Při způsobu konstruování prototypu, který se vytváří s použitím bezodpadového procesu, se jednotlivé vrstvy přidávají podle údajů obsažených v STL souboru.

3

Minos++


RP, což je vizuální nástroj, pomáhá společnostem snížit pravděpodobnost uvedení druhořadého nebo nekvalitního produktu na trh. Takové modely mají mnohá využití. Poskytují dokonalou vizuální pomůcku při výměně nápadů se spolupracovníky nebo klienty. Kromě toho se dají využít v testovacích fázích. Například letecký inženýr může použít model letadla a změřit na něm brzdu aerodynamického tlaku (odporové síly). Kromě přípravy prototypů se RP techniky mohou použít k výrobě nástrojů (takzvané rychlé vytváření nástrojů) nebo dokonce i vysoce kvalitních produktů (rychlá výroba). Rychlé vytváření prototypů pochopitelně není dokonalé. Objem vytvářených součástek je omezený, jejich velikost závisí na typu zařízení. V případě hromadných výrobních sérií nebo jednoduchých objektů jsou obvykle ekonomičtější tradiční výrobní techniky. Pokud však tato omezení ignorujeme, rychlé vytváření prototypů je technologie stojící za povšimnutí, která výrazně napomáhá výrobnímu procesu. Časem výzkum a vývoj umožní další vývoj těchto systémů, pokud jde o účinnost (kratší doba konstrukce, menší odchylky, lepší kvalita povrchu, zvýšená odolnost RP modelů vůči počasí, stejně jako vůči mechanickým, teplotním a chemickým podmínkám). Jednoznačné přijetí na trhu a budoucí úspěch těchto technologií jsou potvrzeny, což je důsledkem přirozené tendence redukovat dobu vývoje nových produktů. To je také hlavním faktorem úspěchu.

4

Minos++


Minos++

2 CAD CAD je zkratka pro “Computer Aided Design”. Tento typ softwaru umožňuje konstrukci prvků s mnoha detaily, nebo inženýrem navrženého zařízení. CAD systémy podporují proces konstrukce a navrhování, používají se pro skicování a geometrické modelování. Geometrické modelování slouží k 3D znázornění modelovaných dílů a sestavených celků. Zobrazení celků zahrnuje také popis struktury celků, nazývané struktura výrobku. 3D znázornění dílů a celků slouží ke tvorbě technické dokumentace, např. kreseb, výčtu dílů, seznamu materiálů. První vyvinuté CAD systémy poskytovaly funkčnost, které umožňovala vytváření ploché dokumentace. V průběhu času byly přidány funkce pro vytváření 3D modelů. Byla zpřístupněna knihovna základních tvarů (kužel, válec, koule, atd.), které bylo možné použít při vytváření 3D modelů. Předpokládalo se, že bude nejprve vytvořena 2D dokumentace, na jejímž základě se budou stavět 3D modely. Tento přístup se však časem změnil kvůli dynamickému vývoji 3D modulů. Nakonec se nástroje pro 3D modelování staly natolik výkonnými a jednoduchými, že se z nich stal základní modul CAD systému, zatímco 2D kresby se začaly používat pouze pro doplnění. Poté bylo konstatováno, že 2D kresby nejsou nic jiného, než prezentace 3D modelu, což umožňuje vytvořit 2D dokumentaci téměř automaticky. CAD systémy obsahují knihovny předem připravených objektů (šrouby, ložiska, klíny, atd.), které lze použít při projekční práci. Konstruktér tedy nemusí používat různé druhy katalogů, když hledá určitý prvek. Může ho najít v základní galerii, nebo pro svůj návrh dodatečně stáhnout jeho 3D model. Knihovny dílů jsou obvykle otevřené a uživatelé je mohou doplňovat díly, které sami vytvořili. Ty jsou pak zpřístupněny pro ostatní uživatele ve společnosti, kteří pracují s CAD systémem a mají přístup ke knihovnám dílů. Knihovny tohoto typu zefektivňují proces navrhování. Geometrické modelování je technika, která se používá pro rýsování tvarů určitého předmětu. CAD systémy umožňují jak vylepšit proces navrhování, tak zkrátit dobu potřebnou k vývoji výrobku. Používání počítačů a grafických programů usnadňuje či vylepšuje činnosti spojené s navrhováním výrobku – od představy po archivaci. Práce s CAD systémem je interaktivní práce na počítači, které vede k modelování dílů. Na sestaveném modelu pak lze provádět řadu operací.

5

Definice


Současné CAD systémy umožňují parametrické modelování, založené na obousměrném vztahu mezi dimenzemi, které mohou být zobrazeny v režimu náčrtu, v 3D režimu, v režimu 2D kreslení a 3D geometrie a naopak. Znamená to, že v jakékoli fázi projektování dílů můžeme změnit každý již dříve zadaný rozměr. Příklady takových programů jsou SolidWorks a CATIA. Tyto systémy zaznamenávají každý krok projektování a veškerá historie vytváření modelu je znázorněna ve formě stromu. Změna parametrů modelu nastává prostřednictvím nalezení operace ve stromě a editování jejích parametrů. Náčrty, na jejichž základě operace vznikla, se rovněž dají modifikovat. Po uložení změn se aktualizuje celý model. Aktualizace modelu může být neúspěšná, protože následující operace mohou být založeny na geometrii modifikované operace. V takovém případě systém určí, které operace jsou problematické a vyžadují zásah uživatele. V současné době všechny uznávané CAD systémy umožňují: • vytváření trojrozměrných projektů, • vytváření kreseb konstrukce z několika samostatných prvků, přezkoušení, zda do sebe zapadají • spolupráci mnoha lidí na velkých projektech, • automatické aktualizace všech kreseb konstrukce při každé změně jakéhokoliv detailu, • automatické vytvoření seznamu detailů, odhadu nákladů, spolupráce se skladištěm, atd., • vizualizace, Hlavními rysy CAD systému jsou: • geometrické modelování objektu, • vytváření a upravování konstrukční dokumentace • ukládání a uchovávání dokumentace v elektronické podobě – jako soubory i jako databáze, • výměna dat s jinými systémy, • vytváření trojdimenzionálních projektů vytvořených prvků, • vytváření kreseb konstrukce z několika samostatných prvků, • spolupráce mnoha lidí na jediném projektu, • automatické aktualizace všech kreseb konstrukce při změně jedné z nich, • automatický odhad nákladů, spolupráce se skladištěm, atd.

6

Minos++


Počítačem podporované navrhování tvoří tři úrovně: • koncepce, kdy je provedena analýza, shromaždování možností řešení a posudek řešení z pohledu jejich správnosti, • vývoj koncepce, kdy se specifikuje koncept řešením, stanoví se rozsah projektu a přistoupí se ke konstrukci modelu a posouzení řešení, • detail, kdy dojde na reprezentaci jednotlivých dílů a posouzení řešení. CAD proces se skládá z 6 fází [7]: • rozpoznání potřeb, • definování problému, • syntéza, • analýza a optimalizace, • evaluace, • prezentace.

Obr. 2.1 Proces navrhování za použití CAD

7

Minos++


Výhody používání CAD systémů: • možnost určit optimální řešení, • zlepšení kvality získaného řešení (precizní matematické modely (CAD 3D)), • projektant je zbaven časově náročné a většinou nudné práce (skicování, výpočty), • více možností zužitkování existujících návrhářských řešení díky počítačovým databázím stávajících norem a katalogů • možnost simulovat chování navrženého předmětu za různých podmínek již ve fázi navrhování. Výhody vyplývající ze zavedení CAD systému jsou nesporné a společnost může tímto způsobem vylepšit svou konkurenční pozici. Nosná pozice představujícího technologickou úroveň celé továrny je pouze jedním okem v řetězu činností pro přípravu technické výroby. Není-li vhodně a interaktivně spojena se všemi ostatními oblastmi, které spadají know-how továrny, pak ani instalace těch nejlepších CAD systémů nepřinese společnosti jako celku velké výhody (kromě zvýšení pohodlí, vzdělanosti a efektivity práce v konstrukčním oddělení).

Obr. 2.2 Modely předmětů v CAD systému

8

Minos++


U CAD se používají dva druhy geometrických modelů: 1. plochý – využívá obrysů • grafický 2D model, kde některá uspořádání čar spojují skupinu bodů, při tvorbě modelu se používají prvky jako např.: rovné čáry, oblouky, kruhy, paraboly, atd. • grafické 2,5D modely, tj. modelování spektrálních či rotačních předmětů, charakterizované používáním plochých prvků (translačním či rotačním pohybem plochých povrchových prvků okolo osy otáčení se vytvoří objemový model předmětu). 2. prostorový – využívá trojrozměrných prvků • objemové modelování spočívající v sestavení trojdimenzionální kresby ze základních matematických těles, jako je válec nebo torus; • plošné modelování, používané pro vytváření plošných objektů, které se skládají z hran, spojených plochami, tzv. fazetami (objeví se polygonální síť, jejíž povrch je hladký); • drátěné modelování, používané pro vytváření předmětů – koster tvarů, za použití lineárních a obloukových prvků. CAD softwary se v podstatě používají pro navrhování konstrukcí, tudíž jsou spojeny hlavně s mechanikou. Mezi nejpopulárnější CAD systémy patří: CATIA, Solid Works, Pro/Engineer, SolidEdge, Unigraphics, Inventor, AutoCAD. Dodatečné informace ohledně jednotlivých systémů lze nalézt na internetových stránkách výrobce. CAD systémy se používají kvůli následujícím rysům: • • • • • • • • •

přesnost kresby, méně práce, možnost analyzovat modely, prostorové zobrazení, automatizace kreslení, rychlé provádění změn, jednoduché ovládání projektu, možnost integrace s ostatními systémy, jiné.

9

Minos++


3 CAD – RP komunikace 3.1 Formát STL S nápadem vytvořit formát STL (Standard Triangulation Language, tedy “Standardní triangulační jazyk”) přišla společnost 3D Systems, která je pionýrem v oblasti stereolitografie. Na její podnět společnost Albert Consulting Group v roce 1987 vytvořila první verzi STL. Tento formát se stal brzy základním formátem užívaným pro výměnu dat u procesů rychlého vytváření prototypů. STL za tento úspěch vděčí své jednoduchosti, originalitě a dostatečně preciznímu vyjádření (mapování) navrženého modelu. Hlavním úkolem zmíněného formátu je přenos CAD 3D modelů do přístrojů pro rychlé vytváření prototypů. V současné době nabízí většina CAD/CAM programů možnost uložit model ve formátu STL, který mohou přečíst téměř všechny systémy Rychlého vytváření prototypů [8]. 3.1.1 Struktura a vytváření souborů STL STL je tvořen rejstříky trojúhelníkových ploch, kterým se také říká trojúhelníková mřížka. Můžeme ji definovat jako soubor vrcholů, hran a trojúhelníků, navzájem spojených tak, že každá hrana a každý vrchol jsou sdíleny minimálně dvěma přiléhajícími trojúhelníky (pravidlo “vrchol k vrcholu”). Jinými slovy, trojúhelníková síť aproximací přibližně vyjadřuje plochy 3D modelu, uloženého ve formátu STL. Toto vyjádření ovšem vynechává prvky, jako jsou body, přímky, křivky, vrstvy a barvy.

Obr. 3.1 Aproximační model využívající trojúhelníky BRAK FOTO

Soubory STL se ukládají s příponou *.stl, část programů však umožňuje použít i jiné přípony. Velikost souboru závisí na počtu trojúhelníků, na jejichž plochy byl model rozdělen, a v důsledku toho na přesnosti, s jakou trojúhelníky odráží geometrii modelu.

10

Minos++


Obr. 3.2 Rozdíl v zobrazení geometrie modelů při různých počtech trojúhelníků

Uložení 3D modelu ve formátu STL zabírá hodně místa kvůli rozdělení stěn tělesa na trojúhelníkové plochy, které jsou popsány souřadnicemi X, Y, Z pro každý vrchol a normálovým vektorem, směřujícím pryč od dané plochy a ven z modelu.

Obr. 3.3 Popis trojúhelníkové plochy

3.1.2 Orientace trojúhelníků Trojúhelníky, na které byly rozděleny stěny 3D modelu, tvoří také hranice mezi jeho vnitřní a vnější stranou. Jejich orientaci lze určit dvěma způsoby: 1. Podle normálového vektoru, který směřuje ven. 2. Pozorujeme-li model z vnější strany, vrcholy jsou označeny v protisměru hodinových ručiček (dnes běžná metoda).

11

Minos++


Obr. 3.4 Orientace trojúhelníkových ploch

Na výše uvedeném obrázku jsou znázorněny dvě trojúhelníkové plochy. Plocha na levé straně je otočena vnitřní stranou nahoru, což je vyznačeno uspořádáním označení vrcholů ve směru hodinových ručiček a směrem normálového vektoru. V případě trojúhelníku napravo je tomu naopak, zde vidíme vnější stranu modelu. 3.1.3 Souřadnicový systém a jednotky ve formátu STL Jedním z požadavků formátu STL je, aby zobrazovaný model ležel v kladné části souřadnicového systému. To znamená, že žádná ze souřadnic vrcholů trojúhelníku nesmí být nižší nebo rovná nule. Příklad programu, který neumožňuje vytváření souborů STL, pokud jsou souřadnice vrcholů záporné nebo nulové, je AutoCAD. Existuje však mnoho CAD programů, které povolují jakékoliv umístění modelu. Soubor uložený ve formátu STL neobsahuje žádné informace o rozměrech modelu. Proto je důležité, aby byl model definován před převedením, protože mnoho programů pro rychlé vytváření prototypů má funkci obnovení jednotek na základě přiložených rozměrů.

12

Minos++


3.1.4 Vytváření souborů STL Aby bylo možné vytvořený 3D model uložit ve formátu STL, je třeba následovat tento postup: •

Zvolení dílu (dílů), které mají být převedeny do formátu STL.

•

Nastavení odchylky parametrů procesu.

•

Zvolení formátu, ve kterém je soubor uložen (ASCII nebo binární).

•

Uložit soubor.

V případě plošných modelů je ukládání ve formátu STL o něco komplikovanější, a skládá se z následujících kroků: •

Určení všech přiléhajících ploch.

•

Rozdělení všech ploch na trojúhelníky.

•

Nastavení normálového vektoru, který ukazuje k vnější části každé z ploch.

•

Uložení souboru.

Je důležité si zapamatovat, že pro ukládání souboru ve formátu STL jsou stanoveny následující parametry: •

Odchylka rozdělení do trojúhelníků, která určuje, jak “jemný” 3D model bude (standardní hodnota: 0,0025” nebo 0,05 mm).

•

Odchylka přiléhání trojúhelníků (standardní hodnota: 0,005” nebo 0,12 mm).

•

Automatické generování normálových vektorů (zapnuto/vypnuto).

•

Zobrazování normálových vektorů (zapnuto/vypnuto).

•

Zobrazování trojúhelníkových ploch (zapnuto/vypnuto).

•

Informace o souboru (zapnuto/vypnuto).

3.1.5 Nejčastější chyby a defekty STL formátu STL formát, jako většina CAD/CAM formátů, může obsahovat některé chyby, které mohou mít negativní vliv na manuální analýzu modelu. Nekompatibilita s pravidlem vrchol-k-vrcholu. Kompatibilita s pravidlem vrchol-k-vrcholu je jednou ze základních podmínek, kterou je třeba splnit, aby soubor mohl být uložen v STL formátu. Podle tohoto principu musí každý trojúhelník sdílet dva vrcholy se sousedními trojúhelníky a žádný vrchol trojúhelníku nesmí ležet na straně jiného trojúhelníku. Na následujícím obrázku jsou znázorněny dva obrázky (čtverce), které byly rozděleny na trojúhelníky. 13

Minos++


Trojúhelník 1 na obrázku „a“ obsahuje čtyři „vrcholové body“, zatímco pouze tři z nich jsou skutečné (bod X nelze považovat za vrchol, neboť leží na straně trojúhelníku). Spodní levý vrchol trojúhelníku 1 však není sdílen s žádným jiným trojúhelníkem popsaného obrázku. Pokud však jde o trojúhelníky 2 a 3 na tomtéž obrázku, oba dva obsahují jeden správný bod sdílený s trojúhelníkem 1 a jeden nesprávný bod X, který není skutečným vrcholem trojúhelníku 1.

Obr. 3.5 Pravidlo vrchol-k-vrcholu

Aby bylo pravidlo „vrchol-k-vrcholu“ splněno, trojúhelník 1 by měl být rozdělen do dvou trojúhelníků, jak je znázorněno na obrázku „b“, nebo by se měly trojúhelníky 2 a 3 spojit jako na obrázku „c“. Variabilita (netěsnost) Všechny plochy obsažené v STL souboru by měly vytvořit alespoň jednu konstantní jednotku podle Eulerova pravidla pro pravidelná pevná tělesa: F-E+V=2B kde: F – počet ploch, E – počet hran, V – počet vrcholů, B – počet jednotlivých těles. Příkladem splnění tohoto pravidla může být krychle znázorněná na začátku (Obr. 3.5), pro kterou platí: F = 6, E = 12, V =8 a B =1, odtud: 6– 12+8 = 2x1 2=2

14

Minos++


Pokud výše uvedená podmínka není splněna, pak je STL model považován za „netěsný“. Ve chvíli, kdy je netěsný STL soubor použit k procesu generování vrstev podle vypočteného algoritmu, tento algoritmus nemusí odhalit chybu a v důsledku toho vzniknou neuzavřené hranice. Pokud je model, který byl takto nesprávně vygenerovaný, použit v RP procesu, laser, fréza nebo jakýkoli jiný nástroj, který vytváří jednotlivé vrstvy modelu, a který narazí na díru v povrchu, může tuto díru považovat za záměrnou a model nebude vyroben v souladu s našimi očekáváními, nebo bude v průběhu procesu deformován do takové míry, že způsobí zablokování zařízení.

Obr. 3.6 Příkladová chyba v *.stl souborech – křížení ploch (V případě modelu, na němž byly provedeny booleovské operace s příliš malou přesností, je netěsnost běžnou chybou. Je to patrné díky skutečnosti, že správné geometrické prvky se vždy nezobrazí).

Obr. 3.7 Příkladová chyba v *.stl souborech – díry na hranici plochy (Díry, které se objeví na hranici plochy, mohou být způsobeny softwarovými viry nebo nesprávně konfigurovaným *.stl souborem)

Existují však programy, jako je 3D LightYear od společnosti 3Dsystems nebo Magics, které umožňují opravení chyby přidáním segmentu spojujícího přerušené hranice. 15

Minos++


„Degenerované“ plochy Degenerace ploch není tak závažnou chybou, jako jsou chyby uvedené výše. Může však někdy způsobit určité poškození konstrukce modelu.

Obr. 3.8 Příklad degenerace plochy

Obrázek výše znázorňuje tři vrcholy určité plochy. Podstatnou skutečností je, že jsou nebo se staly kolineárními. Jejich kolinearita je důsledkem dřívějšího zkrácení nekolineárních souřadnic, ke kterému došlo během importu. Ačkoli degenerace ploch není závažnou chybou, neměla by být ignorována, protože: •

za prvé, data týkající se plochy, zvětšují velikost STL souboru,

•

za druhé, degenerované plochy zmatou algoritmy, které analyzují procesy rychlého vytváření prototypů,

•

za třetí, jejich editování bude mnohem obtížnější.

Degenerace plochy může také vést k další chybě, totiž k dírám (otvorům) v trojúhelníkové síti. Problém spočívá ve skutečnosti, že trojúhelníky, z nichž se při importu aplikací do formátu STL stanou přímky, mohou způsobit vznik děr (otvorů) v geometrických bodech s velkým zakřivením.

Obr. 3.9 Díry v trojúhelníkové síti

16

Minos++


Chyby v modelech Tento typ chyb nevzniká při konverzi do STL formátu, ale v důsledku chyb, které nastaly při vytváření modelu. Pokud se nesprávně vymodelované pevné těleso uloží v STL formátu, všechny údaje ohledně chyb se nezobrazí. Je tedy zásadní, aby se nesprávně vymodelované pevné těleso opravilo ještě před uložením do STL formátu. Jinak může dojít k výrazné nekompatibilitě s procesem rychlého vytváření prototypů, a nalezení a opravení chyby v rámci modelu uloženého v STL formátu je mimořádně obtížným a pracným procesem. Nadbytečnost Základním defektem STL formátu je jeho vysoká nadbytečnost (nadměrnost), která vyplývá ze zdvojení vrcholů a hran trojúhelníků.

Obr. 3.10 Nadbytečnost v STL souboru

3.1.6 Pravidla vytváření STL souborů Generování *.stl souborů je obvykle snadnou úlohou. Každý výrobce CAD 3D softwaru však používá jiné podmínky a parametry k ukládání souborů, jako jsou *.stl. Nicméně není zapotřebí znát všechny parametry, aby bylo možné uložit správně vygenerovaný model v *.stl formátu. Postupování podle následujících pokynů zaručuje vytvoření správného *.stl souboru. 1. Typickým příkladem trojúhelníkové sítě, která zaručuje dobrou kvalitu vygenerovaného *.stl souboru, je síť o velikosti mezi 0,02 mm (0,001”) a 0,05 mm (0,002”). Je však třeba mít na paměti, že snížení odchylky sítě vždy nezpůsobí zvýšení přesnosti prototypu. Vysoce propracované pevné těleso s velkým množstvím zakřivení a zaoblení musí mít větší přesnost než geometricky jednodušší model. 2. Upřednostňuje se ukládat STL soubory raději v binárním formátu než v ASCII.

17

Minos++


3. V případě objemového modelování v CAD 3D programu existuje výrazně nižší riziko dopuštění se chyby ve výsledném *.stl souboru než v případě plošného modelování, kde by se mělo modelovat takovým způsobem, aby byly všechny plochy vzájemně spojené a nekřížily se. Generování *.stl souboru z nesprávného modelu je možné, ale později bude vyžadovat opravu. 4. V případě plošného modelu musí být před exportováním do STL formátu všechny plochy navzájem spojeny tak, aby tvořily jeden model. Pokud plochy nejsou ořezané (zkrácené) nebo přerušené, stále existuje možnost vytvořit STL soubor, ale ten nebude správný a jeho oprava bude obtížnější. 5. Minimální velikost (tloušťka) modelu, ze kterého se vygeneruje *.stl soubor, je 0,02 mm. 6. V některých CAD programech se během konverze modelu do STL formátu mohou objevit varování, upozorňující na to, že geometrie části modelu se nachází mimo pozitivní oblast os X,Y a Z – tato hlášení můžete ignorovat. 7. V případě, že chcete vytvořit prototyp s permanentní montáží, je třeba takovou montáž vytvořit s použitím CAD programu, a teprve pak uložit v *.stl formátu.

3.1.7 Generování *.stl souborů v různých programech Generování *.stl souborů ve většině programů spočívá v provádění stále těch stejných činností a je dostupné pouze z příkazu SOUBOR/Uložit jako… Jednotlivé kroky, které je třeba učinit při exportování modelu do *.stl formátu, byly ukázány na dvou příkladových CAD systémech, kde je jak v SolidWorks, tak ve většině dalších programů ukládání dostupné přes „Uložit jako…“, zatímco v systému CATIA se používá k tomu určený modul. 1. Za účelem uložení 3D modelu v STL formátu v softwaru Solid Works postupujte následovně: 2. Otevřete model, který se má exportovat do STL formátu. 3. Vyberte soubor z horního roletového menu, a zvolte Uložit jako… 4. V dialogovém okně je třeba: zvolit cílový adresář (složku), název modelu a typ formátu, totiž STL (*.stl). 5. Poté musí být definovány parametry souboru, a proto byste měli ve stejném dialogovém okně kliknout na Možnosti… Otevře se další okno nazvané Možnosti exportu (Obr. 3.11) 18

Minos++


Obr. 3.11 Okno s možnostmi exportu

V okně lze definovat následující parametry: Výstupní data, jako je: •

Binární formát,

•

ASCII formát,

•

Jednotka (milimetry, centimetry, metry, palce, stopy).

Obr. 3.12 Výstupní data

Rozlišení. Tento parametr ovládá trojúhelníkovou síť. Jsou zde k dispozici tři možnosti rozlišení: •

Hrubozrnné,

•

Jemnozrnné,

•

Uživatelsky přizpůsobené (upravené).

Volba poslední možnosti umožňuje nastavení úhlu a odchylky. Dovolená odchylka reguluje síť celé části, zatímco dovolený úhel ovlivňuje především znázornění detailů. Rozdíly vznikající při zavádění změn jsou znázorněny dvěma soustřednými kružnicemi umístěnými vedle tyče řízení.

19

Minos++


Obr. 3.13 Nastavení rozlišení (přesnosti)

V obou případech volba nižších hodnot umožňuje vytvoření přesnějšího modelu v STL formátu, ale tento proces je mnohem časově náročnější. Zobrazit STL údaje před uložením souboru. Zvolení tohoto parametru povede (po kliknutí na tlačítko Uložit) k zobrazení dialogového okna s následujícími údaji: počet trojúhelníků, velikost souboru, formát souboru, a cesta adresáře a název souboru. Zvolení parametru Zobrazit povede k zobrazení náhledu modelu v grafické oblasti, a údajů ohledně počtu trojúhelníků a velikosti souboru.

Obr. 3.14 Náhled STL souboru. Část dialogového okna Možnosti exportu a grafický náhled exportovaného modelu.

Nepřenášejte (nepřesouvejte) STL výstupní data do první čtvrtiny souřadnicového systému. Zvolení tohoto parametru způsobí, že model ukládaný v STL formátu si zachová svou původní polohu v globálním prostoru ve vztahu k počátku souřadnic. 20

Minos++


Uložte všechny součásti celku do jednoho souboru. Tento parametr se týká pouze celků. V případě, že tento parametr nebude nenastaven, jednotlivé části celku se uloží v samostatných souborech. Zkontrolujte výskyt protínání. Tento parametr se také používá pouze v případě celků. Jeho zvolení umožňuje kontrolu protínání v dokumentu celku před uložením souboru. Výstupní souřadnicový systém. Změna tohoto parametru bude mít za následek změnu souřadnicového systému použitého k exportu souboru. Standardní volba způsobí, že se nepoužije žádná transformační matrice. Poslední fází ukládání souboru v STL formátu je kliknutí na tlačítko OK v dialogovém okně Možnosti exportu a kliknutí na Uložit v okně Uložit jako… Za účelem uložení 3D modelu v STL formátu v CATIA softwaru postupujte následovně: 3D model, který se má exportovat, by se měl otevřít v STL modulu rychlého vytváření prototypů.

Obr. 3.15 Otevření STL modulu rychlého vytváření prototypů

Dalším krokem je definování parametrů trojúhelníkové sítě. Za tímto účelem klikněte na možnost Mozaikovat ikonu objektu.

21

Minos++


Otevře se dialogové okno Mozaikování, kde může konstruktér upravit hodnoty, jako jsou: Pokles – parametr definující výšku tětivy mezi plochou modelu a rovinou dotykového trojúhelníku. Standardní nastavení je 1,08mm. Jeho snížení má za následek koncentraci (zjemnění) trojúhelníkové sítě, a tedy zvýšení přesnosti znázornění modelu a velikosti souboru (Obr. 3.16).

Obr. 3.16 3D model exportovaný do STL formátu v CATIA softwaru. a) Pokles = 1,08mm (počet trojúhelníků = 140), b) Pokles = 0,5mm (počet trojúhelníků = 180)

Stupeň. Tento parametr nastavuje maximální délku strany plochy trojúhelníku popisujícího model. Snížení tohoto parametru tedy způsobí koncentraci trojúhelníkové sítě a jeho zvýšení způsobí její zředění (Obr. 3.17).

22

Minos++


Obr. 3.17 Různé hodnoty parametru Stupeň: a) Stupeň = 20mm (počet trojúhelníků = 970), b) Stupeň = 10mm (počet trojúhelníků = 4214), c) Stupeň = 200mm (počet trojúhelníků = 140)

Doporučuje se, aby exportování modelu do 3D formátu probíhalo na hraně, neboť po změně jednotlivých parametrů, výběru modelu a kliknutí na tlačítko Použít existuje možnost zobrazit STL model. Za účelem pokročení k další fázi se volba parametrů potvrdí tlačítkem OK. Klikněte na Soubor, a poté na Uložit jako.... Otevře se dialogové okno Uložit jako, kde je nutné zvolit cílový adresář (složka), název ukládaného modelu a formát souboru, což je stl. Vše se potvrdí tlačítkem Uložit.

23

Minos++


4 Přípravné činnosti v rámci RP metod Po dokončení CAD modelu v STL formátu by se měl model připravit na výrobní proces v jednom ze zařízení na rychlé vytváření prototypů. Přípravné činnosti se mohou provádět v jednom z programů určených pro toto použití, což umožňuje zpracování STL souborů. Software tohoto typu může importovat většinu standardních přípon souborů, jako jsou: STL, VDA, IGES, STEP, VRML a individuální formáty jednotlivých CAD programů, jako jsou následující: UniGraphics, Parasolid a CATIA. Také v důsledku zvyšujícího se počtu souborů uložených ve formě bodového mraku je takový import a export dat možný. Importovaná data ve formě bodových mraků se konvertují do CAD modelů s přesností, kterou stanoví uživatel. Proces zpracování zahrnuje opravu vyskytujících se chyb. V důsledku toho se získá STL model, který je připraven k výrobě v RP zařízení bez nutnosti dalších konverzí. Software tohoto typu je pro každý RP proces nutností. Tato fáze se nedá žádným způsobem vynechat za účelem ušetření času, který byl pro takovou práci vyhrazen.

Obr. 4.1 Schéma přípravných činností

Šetření času během opravy STL souborů Protože CAD systém vždy do STL formátu neexportuje bezchybnou geometrii, její oprava je nezbytná, aby se do STL zařízení poslaly soubory s daty týkajícími se modelu. Tento program diagnostikuje vadný model a navrhne chyby, které se mají opravit. Díky dostupným nástrojům oprava chyb zabere málo času, samozřejmě podle počtu a komplikovanosti problémů. Nástroje dostupné v programech umožňují odpovídající orientaci normálových vektorů trojúhelníků, spojování oddělených okrajů, vyvažování nedostatků (děr), odstraňování dvojitých trojúhelníků, ořezávání ploch, kombinování obalů a provádění booleovských operací. 24

Minos++


Obr. 4.2 Chyby označené červeně v stl, a vedle opravený model

Zavádění změn do modelu Za účelem opravení modelu není třeba danou opravu provádět na mateřském CAD modelu – může se vykonat přímo na STL modelu. Programy obsahují několik užitečných nástrojů, které optimalizují a zkracují průběh celého procesu. Např. nástroj na tahání ploch, který se dá použít k přidání přebytečného materiálu pro pozdější mechanické zpracování; nástroj na řezání modelů, aby seděly na pracovní plošinu RP zařízení. Pro snadnější identifikaci jednotlivých částí se dá použít nástroj na označování a popisování ploch modelů.

Obr. 4.3 Natahování plochy jako přebytečného materiálu pro případné dodatečné opracování (dokončení)

Umisťování modelů na pracovní plochu Modely se na pracovní plochu dají umisťovat jak manuálně, tak automaticky. V případě pouhých několika modelů není zapotřebí generovat automatickou distribuci (uspořádání), v případě velkého množství spolu s komplikovanou geometrií je však snadnější generovat automatické uspořádání, které bude nanejvýš optimální, pokud jde o obsazený prostor a rychlost výrobního procesu. 25

Minos++


Obr. 4.4 Optimální uspořádání modelů na pracovní plošině

Nesprávná automatická orientace modelu v pracovním prostoru je také možná, pokud předpokládáme lepší kvalitu jedné z ploch. Jak je známo, konstrukční proces spočívá ve spojování následujících vrstev jednu po druhé, což způsobuje větší hrubost povrchu orientovaného v úhlu nebo paralelně ke směru inkrementu vrstev (osa Z inkrementu vrstev). Jediný hladký povrch je kolmý na směr inkrementu vrstev (příčný řez roviny X-Y). V takovém případě musí být model orientován manuálně na pracovní plošině. Pokud nezáleží na přesnosti daného povrchu (např. tehdy, když model podstoupí dodatečné opracování), model by se měl na nejkratší dobu konstrukce orientovat tak, aby byla jeho výška v ose Z minimální (osa inkrementu vrstvy). Dalším krokem je vytváření vrstev na modelech, které se vyrobí pomocí RP procesů, jednu po druhé. Za účelem vytvoření prototypu v RP zařízení se STL model musí rozdělit do tenkých vrstev. To je poslední operace, která se na souboru před zahájením konstrukčního procesu provede. Hustota vrstev se pohybuje mezi 0,01 a 0,7 mm.

26

Minos++


Obr. 4.5 Model rozdělený do vrstev

Dále program vygeneruje podpůrné konstrukce (podpěry) za účelem správného postupu procesu.

Obr. 4.6 Podpůrná konstrukce (podpěry)

Model připravený tímto způsobem se pošle do RP zařízení k přípravě prototypického fyzického modelu. Možnosti zpracování STL dat •

Vizualizace, možnost provádění měření, zpracování *.stl modelu,

•

Opravování *.stl souborů, ořezávání ploch, zjišťování dvojitých trojúhelníků,

•

Příprava průřezů STL souborů, děr (děrování), natahování ploch, vytváření retroverzí,

•

Booleovské operace, redukce trojúhelníků, vyhlazování, přidávání textu nebo označení (znaků),

•

Detekce kolize,

•

Barvení STL souborů, 27

Minos++


•

Rozdělování modelů do vrstev,

•

Generování podpůrných konstrukcí.

4.1 Editování STL souborů Díky široké řadě dostupných nástrojů je práce s STL soubory v programech připravující na konstrukci v RP zařízeních velice účinná. STL údržba • Intuitivní a snadno použitelné nástroje umožňují rychlé otáčení, posouvání, dávkování a vytváření. • Možnosti velkých měřítek se dají využívat jako alternativa k tradičním papírovým nákresům. Jak 2D, tak 3D měření vzdálenosti, poloměrů a úhlů se dají provádět na základě rovin, válců, os, sfér, apod.

Obr. 4.7 Provádění měření

• • • •

Polo-pohledy a částečné průřezy se dají generovat pro snadnější pochopení a čtení součástek, Uživatel může definovat a pracovat na několika lokálních souřadnicových systémech, Specializované funkce zajišťují snadnou orientaci v polohování modelů, Přídavné formáty umožňují sníženou délku generovaných STL souborů. 28

Minos++


Účinné zpracování STL souborů Inteligentní a velice účinný zpracovací nástroj umožňuje projektování přímo na STL modelech: Na modely se dají psát texty s použitím jakéhokoli Windows True Type fontu, v jakékoli velikosti a na jakoukoli plochu modelu. Údaje (např. sériové číslo) se na součástku mohou vyrýt nebo vyrazit.

Obr. 4.8 Text napsaný na modelu

Barvení modelů rovněž nepředstavuje žádný problém. Barvy se na povrch nebo jednotlivé trojúhelníky mohou přidávat manuálně nebo automaticky; *.bmp obrázky se také dají zakreslit.

29

Minos++


Obr. 4.9 Přidávání barev na jednotlivé součástky

Součástky se dají ořezávat a děrovat, což umožňuje vytváření modelů s větším gabaritem v několika částech. Pro lepší kontakt mezi plochami řezané části pro pozdější slepování se dá použít pokročilá možnost řezání.

Obr. 4.10 Řezání součástky umožňuje její přizpůsobení na pracovní plochu RP zařízení

Retroverze se dá využít k získání výplně o pevném objemu z obalu nebo přidávání nadbytečného materiálu pro případné dodatečné zpracovávání, lakování, pískování, atd. Jsou k dispozici booleovské operace. Je možné přidávat nebo ubírat na objemu prostřednictvím přidávání nebo ubírání z STL modelu. Je možné proděravět dokonce i součástky s těmi nejkomplikovanějšími tvary. Tyto součástky se nejen vyrábí rychleji, ale také zajišťují méně častý vznik vnitřních pletenců během výrobního procesu v zařízeních na rychlé vytváření prototypů, stejně jako šetří materiál.

30

Minos++


Obr. 4.11 Implementace úspory materiálu slupkového modelu při výrobě fyzické součástky

Je také možné vytvářet objekty, jako například sféry, válce, kužely, jehlany, hranoly a další. Existuje možnost natahování plochy jako nadbytečného materiálu na mechanické zpracování. Manipulace a zpracování naskenovaných dat Bodové mraky z 3D scannerů se dají změnit do velkých STL souborů. Dále, díky redukci trojúhelníků s použitím speciálních nástrojů, je ukládání dat mnohem jednodušší v důsledku redukce velikosti souboru. Během generování STL souborů z dat získaných z 3D scannerů nastávají interference. Díky možnosti vyhlazení se takové defekty dají eliminovat, což vylepšuje kvalitu povrchu.

Obr. 4.12 Nástroj na vyhlazování povrchu

4.2 Opravování STL souborů Vizualizace Vizualizační nástroje upozorňující na chyby v STL výrazně usnadňují jejich polohování. Označí se trojúhelníky s obrácenými normálovými vektory, 31

Minos++


špatnými okraji, dírami, apod. Bez jakýchkoli problémů si uživatel může všimnout, kde se chyby vyskytují. Podrobná analýza STL souborů je rovněž možná, postačí zkontrolovat vlastnosti. Údaje týkající se rozměrů, počtu trojúhelníků v souřadnicové síti, počtu chyb, objemu, atd. jsou tam obsaženy. Automatické opravy Díky implementaci inteligentních algoritmů lze většinu oprav STL souborů provést automaticky, což šetří mnoho času. Obrácené trojúhelníky, s normálovými vektory nasměrovanými v opačném směru, se dají obrátit automaticky. Program nastaví vnitřní a vnější části modelu a po pořádku zkontroluje, zda směr odpovídá popisu. Pokud ne, směr se změní. Nesprávné hrany – přerušené dírami mezi trojúhelníky – se dají automaticky sešít. Postačí označení polohy děr a program provede záplatu bez ztráty tolerance. Automatická triangulace v záplatování děr výrazně šetří čas. Dokonce i díry s komplikovanými obrysy se dají snadno opravit pomocí nástroje na záplatování děr s komplikovanými tvary. Funkce vyplní díry, přičemž přiblíží tvar výplně k ploše obklopující díru. Odhalí se dvojité plochy a trojúhelníky, které se dají odstranit v závislosti na požadavcích uživatele. Manipulace a zpracování Manuální oprava poškozených modelů je rovněž možná. Zvolený trojúhelník lze smazat, normálové vektory obrátit a vytvořit další trojúhelník, Programy umožňují provádění booleovských a opravných operací, Oddělené modely nebo součástky se dají snadno propojit, Po označení se vyčnívající plochy ořežou podél okraje modelu.

4.3 Generování podpěr Generování podpěr je klíčovou operací při správné konstrukci modelu v stereolitografickém zařízení nebo zařízení na spékání práškových kovů. Přídavná podpůrná konstrukce je nezbytná k zajištění stability modelu, a aby každá součást vyráběné součástky zůstala na svém místě. Softwarová funkce na generování podpěr umožňuje jejich rychlé a snadné vytvoření a případnou pozdější úpravu. Spolehlivost, integrita součástí a snadné odstranění podpěr jsou klíčovými faktory rychlého vytváření prototypů. Generátor podpěr automaticky přidává podpěry ke každému modelu. Software analyzuje plochy modelů, identifikuje ty, které vyžadují podpůrné konstrukce a vygeneruje optimální podpěry v závislosti na geometrii plochy. Celý proces se zakládá na parametrech definovaných uživatelem, což zajišťuje plnou kontrolu nad prací programu. Navrhování těch nejkomplikovanějších podpůrných konstrukcí nevyžaduje zvláštní technické 32

Minos++


dovednosti. V důsledku redukce výrobní doby podpěr se zvyšuje produktivita práce. Navzdory vysokému stupni automatizace programy do značné míry umožňují individualizaci. Všechny automaticky vygenerované podpěry se dají modifikovat podle potřeb, požadavků nebo preferencí uživatele. Propracovaná vizualizace funkčně umožňuje posouzení a vyhodnocení každého místa zvlášť. Velice snadným způsobem můžeme změnit stávající podpůrnou konstrukci v jinou, která nám vyhovuje více. Software nám dává možnost přidat do podpůrných konstrukcí ozubení, a tak omezit jejich kontakt s plochou objektu. Přidání ozubení také usnadňuje pozdější odstraňování podpěr a zvyšuje kvalitu povrchu.

Obr. 4.13 Ozubení v podpěrách výrazně usnadňuje jejich odstraňování

Dalším usnadněním v odstraňování podpěr, stejně jako v „kapání“ pryskyřice, je děrovaná podpůrná konstrukce. Děrování zajišťuje úsporu materiálu, zkracuje dobu výroby a usnadňuje odstraňování konstrukce z modelu.

33

Minos++


Obr. 4.14 Děrované podpěry

Všechny tyto funkce umožňují kompletní individualizaci v generování podpůrných konstrukcí. Generování vyztužovacích podpěr Tato systémová možnost je určena pro zařízení založená na práškových materiálech (kovy, keramika, sádra, apod.). Podpěry jsou, v těchto technologiích, potřebné k zajištění stability při vyjímání vyrobených součástek u některých technik, stejně jako k vyztužení vytvořených počátečních vrstev, aby se při nanášení další vrstvy práškového materiálu předtím vytvořená vrstva a výztuhy vyčnívajících součástí modelu nepoškodily.

34

Minos++


5 Rychlé vytváření prototypů – RP Technologie rychlého vytváření prototypů se uplatňují ve výrobě fyzických modelů s použitím RP zařízení přímo z: •

matematického modelu definovaného v CAD 3D systému,

•

dat nasbíraných prostřednictvím skenování skutečného modelu (zpětné inženýrství).

Všechny metody jsou si navzájem podobné a jsou založeny na rostoucí (bezodpadové) výrobě modelů. Naprosto se tedy liší od klasických metod výroby fyzických modelů (soustružením, frézováním, apod.), kde se tvarování objektů provádí prostřednictvím mechanického odstraňování materiálu (odpadové zpracovávání). Vytváření modelů pomocí RP technik, kde je každá následující vrstva přesným odrazem sekce modelu v určité rovině, se zakládá na přidávání vrstveného materiálu. Modely, které byly vytvořeny pomocí RP technik, podléhají vyhodnocením, která provedou technici, manažeři a zákazníci. Technici ověří použitá konstrukční řešení a odhalí případné nedostatky projektu dlouho před tím, než dojde ke zhotovení nástrojů pro hromadnou výrobu, zatímco manažeři mají za úkol modely zhodnotit po stránce vizuální a estetické. Zákazníci nakonec potvrdí, zda potenciální produkt vyhovuje jejich požadavkům. Prototypické modely slouží k provádění prvních odolnostních, bezpečnostních, montážních, přepravních a jiných testů. Nejsou pouze průkazním materiálem v obchodních, technických a marketingových jednáních, ale také jsou většinou mnohem vítanější a snadněji vnímané než standardní 2D nákresy. Lepší pochopení koncepce vede k šetření jak času, tak peněz. Rychlé vytváření prototypů se hojně využívá v různých průmyslových odvětvích a jeho sféra působnosti se každým dnem rozrůstá, což lze pozorovat zejména v automobilovém průmyslu, kde se pomocí této technologie vyrábí 25% všech prototypů.

Obr. 5.1 Oblasti využívání technik rychlého vytváření prototypů [1]

35

Minos++


Prvenství technik rychlého vytváření prototypů lze pozorovat při srovnání tří metod vývoje produktů, jako jsou například: • • •

Tradice Simultánní konstruování – CE Simultánní konstruování v režimu rychlého konstruování – RENG

Při tradičním projektování se prototyp vytvoří v úplně poslední fázi vývoje produktu, brzy poté, co se stanoví řešení, zvolí se materiály a dokončí se analýza společně s výběrem konečné varianty. Takovým prototypem je obvykle nákres konečného produktu, podléhající funkčním testům, které mají poskytnout informace ohledně případných technických a technologických úprav, stejně jako ohledně rozsahu, v němž lze vybrat exploatační parametry, a toho, jak by se výrobek měl používat.

Obr. 5.2 Vytváření prototypu tradičním postupem [1]

Projektování a vyvíjení produktu podle koncepce simultánního konstruování (též nazývané paralelní nebo konkurentní inženýrství) s sebou nenese žádné speciální efekty, pokud jde o fázi vytváření prvního prototypu. V projektové fázi této metody pouze šetříme čas díky paralelnímu vývoji produktu prováděnému meziodvětvovým týmem projektantů, který pracuje v integrovaném síťovém prostředí CAx systémů. Produkt se vyvíjí souběžně v oblastech konstrukce, technologie, plánování výrobního postupu a zásobování materiály nebo polohotovými artikly. Práce týmu projektantů se zakládá na jednotlivých úkolech a provádí se v souladu se stanoveným realizačním plánem projektu. Takový tým má také na starosti porady týkající se změn a úprav v projektové dokumentaci. První prototyp se vytvoří podobně jako v případě tradičního postupu – po zvolení konečného konstrukčního řešení.

36

Minos++


Obr. 5.3 Vytváření prototypu postupem simultánního konstruování [1]

Rychlé konstruování projektantovi umožňuje vytvářet různé druhy fyzických modelů, které mají podle jeho potřeb prototypické vlastnosti. Takový způsob projektování umožňuje výrobu prototypů ve všech fázích vývoje produktu, od nápadu a koncepce přes úpravy až po konečné řešení. Virtuální geometrický model CAD 3D je nezbytnou podmínkou vytvoření prototypu.

Obr. 5.4 Vytváření prototypu postupem rychlého konstruování v rámci CE [1]

V současné době se metody využívané ve vytváření prototypů dají rozdělit s ohledem na způsob, jakým se model vytváří, přesnost provedení, stav agregace/použité materiály, nebo konečně s ohledem na uplatnění modelu. Modely lze rovněž rozdělit s ohledem na jejich použití, jako například: •

ty, které přibližně odrážejí podobu hotového výrobku a zajišťují předběžné ověření tvaru nebo rozměrů,

•

funkční – sestávající z některých parametrů přibližných nebo identických s parametry příslušného produktu a umožňující představení potenciálního produktu,

•

hotové součástky vyrobené s použitím RP metod coby řada vzorků, které mají všechny parametry charakteristické pro daný produkt.

37

Minos++


Při určování použití našeho modelu bychom měli zvolit jednu z dostupných metod, stejně jako uvážit materiál (plast, papír, kov, keramický materiál), rozměry, přesnost provedení, konstrukci modelu a výrobní náklady.

Obr. 5.5 Klasifikace RP metod s ohledem na použité postupy a materiály [1]

38

Minos++


Obr. 5.6 Klasifikace RP metod s ohledem na použitou konstrukci modelu [1]

Pro všechny metody RP je typické, že fungují rychle a výhodně, co se týče nákladů, modelových/vzorových součástek a prototypů; navíc pracují přímo na základě CAD dat a bez použití forem a nástrojů. Můžeme rozlišovat mezi dvěma způsoby rychlého vytváření prototypů prostřednictvím následujícího: •

laminátový inkrement z konstrukčního plastu, který má zobrazovat geometrický tvar CAD 3D modelu ve fyzickém objektu. Tato třída představuje všechny RP techniky pracující na základě speciálních polymerizovaných materiálů, které se spékají, taví nebo slepují. Nadále tyto techniky budeme nazývat RP techniky.

•

laminátový odpad z konstrukčního plastu, často realizovaný pomocí odpadového zpracovávání (obrábění, elektroerozivní obrábění). Díky používání nástrojů z moderních materiálů, moderních obráběcích technologií a konstrukčních řešení u obráběcích strojů využívaných na HSM – vysokorychlostní frézování lze dosáhnout vysoké účinnosti, stejně jako velice přesného zpracování kovů a dalších materiálů. Objekty, které se tímto způsobem vyrobí, mohou sloužit jako vzorové prototypy, nástroje připravené k dotváření (matrice, razítka) nebo formy pro technologie, jako je injekční vstřikování a odlévání plastů.

39

Minos++


RP techniky se často spojují s RT technikami (rychlé vytváření nástrojů). Podobně jako v případě RP technik, i zde můžeme rozlišovat mezi mnoha výrobními a aplikačními metodami či technikami tohoto druhu. Kromě toho mají výše zmíněné techniky sloužit k dalšímu vývoji produktů (přiřazování vlastností hotového produktu, jako například: aplikace náležitých materiálů, barvy, textury, apod. na vzorové modely s použitím RP metod), a také mají za úkol vytvářet speciální typy nástrojů na výrobu nových artiklů v malých sériích. Produkty vyrobené takovým způsobem se obvykle využívají v marketingovém průzkumu nebo se představují na různých veletrzích a výstavách. Jsou také základem pro schválení a ochranu použitých šablon autorskými právy a jsou nezbytné pro získání náležitých certifikátů a patentových nároků. Pouze tehdy, když je produkt uznán trhem a určitými certifikačními institucemi, může začít jeho hromadná výroba.

Obr. 5.7 Srovnání času a nákladů vynaložených na výrobu prototypických modelů s použitím RP a RM-HSM metod [1]

Termín RP lze tedy chápat jako metody obecně využívané v laminátové výrobě součástek a prototypů na různých úrovních obtížnosti. Různé technologie jsou založeny na jednom základním principu. Trojrozměrné geometrické modely objektu vytvořené v CAD 3D se rozdělí do vrstev, a tak se redukují na dvourozměrné a snadno zpracovatelné struktury. Ve většině RP metod jsou materiály přesně vytvrzeny laserovými paprsky (fotochemické metody). Takový postup se opakuje u všech vrstev vyráběného objektu. Metody, které jsou alternativní k RP, jsou založeny na laminátovém vyřezávání obrysů pomocí laserového paprsku/tavidla nebo na spojování práškového materiálu s použitím pojiva.

40

Minos++


V současné době lze pomocí metod rychlého vytváření prototypů zpracovat následující materiály: fotopolymery, vosk, plast, nylon, keramické materiály, dřevěné materiály, papír nebo dokonce i kovový prášek. Je pro ně také typické, že nedodávají objektu tvar prostřednictvím odstraňování materiálu, jako je tomu v případě obrábění, ale díky přidávání vrstvy materiálu. Objekty komplikovaného tvaru lze tedy vytvořit ve velmi krátké době, dokonce za několik hodin. Nezbytnou podmínkou a zároveň výchozím bodem aplikace všech RP metod je vytvoření kompletního trojrozměrného geometrického popisu vyráběné součástky. V ideálním případě by to byl objemový model, ale rovněž je možné zpracovat plošná data díky využití specifických RP programovacích nástrojů. CAD geometrie objektu je nejprve popsána proto, aby se zjednodušilo další matematické zpracování, poté se provede triangulace, aby se geometrie mohla konvertovat do standardního formátu výměny dat (*.stl) pro RP metody. Výška tětivy a kontrola úhlu jsou pro triangulaci velice důležité, protože do značné míry určují kvalitu vyrobené součástky. S pomocí „výšky tětivy“ je maximální povolená chyba nastavena v minimetrech, zatímco „kontrola úhlu“ určuje maximální povolený úhel mezi dvěma trojúhelníky. Nakonec se *.stl data objektu ještě jednou zpracují tak, že se 3D geometrie rozdělí do určitých sekcí (vrstev) o specifické výšce – Příčný řez, formát (SLI). Obvyklá tloušťka těchto vrstev je 0,1 až 0,2 minimetru.

Obr. 5.8 CAD 3D model (a), jeho model zaznamenaný v *.stl formátu (b), fyzický model vytvořený pomocí techniky stereolitografie (c) a hotový produkt (d)

41

Minos++

Minos++


Některé metody, jako je například stereolitografie, vyžadují sestavení podpůrných konstrukcí, které zajistí, že vyráběná součástka se dá vyjmout z nosné desky zařízení; tyto konstrukce vyráběnému modelu také poskytnou ochranu proti deformaci, k níž může dojít během výrobního procesu. Většina metod vyžaduje dodatečné zpracování, aby měl hotový model velmi dobré parametry. V tabulce níže se nachází přehled všech výhod a nevýhod rychlého zpracovávání. Tabulka 1 Hlavní výhody a nevýhody RP technik

Výhody • • •

•

•

Nevýhody

rychlé vytváření fyzických modelů, modelová součástka je k dispozici dokonce i během vypracovávání konstrukce, jsou obzvláště vhodné v následujících situacích: ¾ součástky komplikované geometrie (většinou pro vnitřní obrysy) ¾ plochy volných tvarů. nízké náklady na realizaci ve srovnání s jinými metodami (frézování, soustružení, apod.), zejména pokud se jedná o nízký počet artiklů, možnost využít různé metody v rozsahu celého řetězce procesů (rychlé konstruování)

• • • •

•

omezené rozměry vyráběných objektů, omezený výběr materiálu, součástky splňují mechanické požadavky pouze v omezeném rozsahu, omezená přesnost (přibližně +/0,1mm), zatímco kvalita povrchu je podmíněna použitou technikou provedení, velice často je zapotřebí dodatečné vyhlazení.

5.1 Stereolitografie (SLA, SL) Stereolitografie je nejstarší, nejběžnější a nejznámější metodou rychlého vytváření prototypů. Byla vyvinuta americkou společností 3D System Inc. v roce 1987. Je to technologie vytváření trojrozměrných modelů prototypů na základě generované geometrie a s pomocí CAD systému, RE technik nebo počítačové tomografie. Jedná se o laminátové tvrzení epoxidové nebo akrylové pryskyřice prováděné laserem s nízkým výkonem. První fáze realizace SLA metody se týká geometrického modelování CAD 3D modelu. V další fázi se tento geometrický model konvertuje do souboru s příponou *.stl, což je provedeno pomocí CAD 3D programu. Takový *.stl model se pak rozdělí do tenkých vrstev o přibližné tloušťce 0,3 – 0,1 mm pomocí programování SLA zařízení. Tloušťka těchto vrstev závisí na nastavené přesnosti/toleranci a na výkonu laseru [11].

42


Obr. 5.9 Princip činnosti stereolitografie [21]

Vrstvy jsou základem generování souborů, které se použijí k počítačovému ovládání stereolitografického přístroje. Zatímco se model vyrábí, laserový paprsek se pohybuje přes povrch tekuté foto-tvrditelné pryskyřice podle obrysů dané vrstvy; to se provádí pomocí soupravy snímacích zrcadel, která jsou řízena motory. Práci motorů reguluje systém na základě dat týkajících se CAD modelu. Fotopolymerizace, jinými slovy tvrzení, se objevuje v místě, kde se pryskyřice ozařuje ultrafialovým paprskem. První vrstva se vytvoří přímo na ponořené nosné desce. Po jejím vytvoření se pracovní deska spustí přesně o hodnotu nastavené vrstvy. Přesně v tom okamžiku pryskyřice vyteče na spuštěný model a vytvoří další vrstvu nezbytnou k fotopolymerizaci. Pryskyřice je však lepkavá, a aby se vyrovnal povrch, speciální stěrač se nad ním pohybuje a stírá nerovnosti, a tak povrch pryskyřice vyhlazuje. Poté se vytvrdí další vrstva. Každá následující vrstva se vytvoří na předešlé a tímto způsobem se zkonstruuje pevné těleso. Tento postup pokračuje, dokud není hotov celý model. SLA proces může vyžadovat podpůrnou konstrukci, pokud má model vyčnívající (vystupující) části (takzvané přesahy), která se využije za účelem zamezení případným deformacím. Používání podpěr je běžnou praxí při vyrábění modelů SLA metodou a vyžaduje zvážení času navíc na realizaci přípravných činností před zahájením samotného procesu. Po dokončení vlastní výroby se podpěry odstraní, součástka se očistí od přilehlého a nevytvrzeného polymeru, a poté se celý vytvořený model vytvrdí ve speciální komoře a podrobí se ultrafialovému záření.

43

Minos++


Vytváření prototypů pomocí stereolitografické metody může probíhat v několika fázích. V první fázi se vytvoří geometrický model v CAD 3D programu. Poté se tento model uloží v *.stl formátu s požadovanou přesností. Pak je model pomocí speciálního programu připraven k výrobě ve stroji (přípravné činnosti před zahájením samotné výroby).

Obr. 5.10. Podpěry podpírající model

Provádí se tedy následující akce: •

ověření správnosti dat uložených v *.stl formátu,

•

orientace modelu a podpůrná konstrukce (je-li zapotřebí),

•

vygenerování souborů ovládajících přístroj.

Po vytvoření modelu se vykoná konečné opracování, které zahrnuje odstranění tekuté pryskyřice a podpěr, konečné vytvrzení a opracování, jako například: obroušení, leštění, lakování, atd.

5.2 Selektivní laserové spékání/tavení – SLS/SLM Metoda SLS byla vyvinuta na austinské univerzitě v USA. V podstatě tato metoda představuje pokládání po sobě jdoucích práškových vrstev materiálu, které se pak v určitých místech ztuží prostřednictvím spékání prachových zrn pomocí laserového paprsku.

44

Minos++


Obr. 5.11 Princip činnosti SLS [15]

Obr. 5.12 Nákres podstaty metody SLS

Selektivní laserové spékání – SLS, další RP technika, tvoří základ procesu, v němž se vrstvy práškového materiálu pokládají na sebe a v určitých místech své plochy se ztuží prostřednictvím spékání prachových zrn pomocí zaměřeného a dozadu ohnutého laserového paprsku. Proto je tento proces velmi podobný metodě SLA, co se týče podstaty jeho činnosti; namísto tepelně tvrditelné pryskyřice se však používá snadno tavitelný a spékavý materiál ve formě prášku. V pracovní komoře se pomocí válečku pokládá tenká vrstva tohoto prášku (obvykle o tloušťce 0,02-0,2 mm), ve válci u posouvací plošiny (osa Z). Pak laserový paprsek o relativně 45

Minos++


vysokém výkonu, ovládaný scannerem v rovině X-Y, provede selektivní spojení prášku v místě stanoveném geometrií určitého příčného řezu konstruovaného modelu, pod podmínkou, že záření tohoto laserového paprsku je regulováno tak, aby tavení prášku probíhalo pouze na jednom místě [6]. Tento typ vytváření modelů na rozdíl od metody SLA nevyžaduje přídavné podpůrné prvky. Materiál, ze kterého se model vyrábí, je prvek podpírající všechny vyčnívající prvky, a nebude podléhat spékání. Takzvané podpěry se používají pouze u některých modelů a mají je „upevnit“ tak, aby nepoškodily, neposunuly nebo nezničily předtím vytvořenou vrstvu, zatímco pokládají další vrstvu práškového materiálu. Brzy po dokončení výrobního procesu a snížení teploty jak modelu, tak materiálu můžeme součásku očistit. Poté je připravena k použití bez dodatečného zpracovávání. V případě, že jsou požadovány velice specifické plošné parametry, může být model postoupen k procesu odpadového zpracování. Celý proces je regulován programem nainstalovaným v počítačové sekci. Tento program vyžaduje poskytnutí objemového modelu vytvořeného v CAD systému a uloženého v *.stl formátu. Některá vybraná zařízení využívaná k selektivnímu laserovému spékání a založená na kovových prášcích jsou dostupná na trhu, jako například: 5.2.1 MCP Realizer II – zařízení od společnosti MCP – HEK MCP Realizer II je zařízení využívající SLM metodu – selektivní laserové tavení [19] k vytváření vysoce přesných modelů téměř z jakéhokoli kovového prášku, například z titanu, nerezové oceli, slitiny Co-Cr. Vytvářené modely mají homogenní konstrukci a hustotu dosahující až ke 100%, v závislosti na předpokladech. Díky tomu není zapotřebí provádět žádné přípravné činnosti před zahájením samotného procesu (vypalování, infiltrace, apod.). Proces výroby objektů má vysoké rozlišení, je plně automatizovaný a výroba probíhá v nízkých teplotách.

46

Minos++


Obr. 5.13 MCP Realizer II – zařízení od společnosti MCP – HEK

5.2.2 EOSINT M 270 – RP zařízení od společnosti EOS EOSINT M270 vytváří součástky pomocí DMLS metody – přímé laserové spékání kovů [18]. Tato metoda přeměňuje kovový prášek v pevný materiál prostřednictvím lokálního tavení materiálu pomocí zaměřeného laserového paprsku. Stejně, jako je tomu v případě každé RP metody bez výjimky, model se vytváří vrstvu po vrstvě. Dokonce i nejkomplikovanější geometrie se dá vytvářet přímo z CAD 3D dat díky kompletní automatizaci procesu, což se dá provést během několika hodin. Získaná součástka/artikl se vyznačuje vysokou přesností, dobrou kvalitou povrchu a dokonalými mechanickými parametry. Rovněž lze použít širokou škálu materiálů, od slitin přes ocel až po kompozitní materiály.

Obr. 5.14 EOSINT M270 – RP zařízení od společnosti EOS

47

Minos++


Výroba součástek prostřednictvím aplikace DirectPart. EOSINT M270 se hojně používá při výrobě pozitivních součástek přímo z CAD 3D dat. Tato aplikace se nazývá DirectPart. Vyráběné komponenty mohou být prototypy, výrobní série nebo náhradní díly. Díky takové aplikaci se dá funkční kovový prototyp zkonstruovat během jednoho dne; kromě toho se dají vyrobit dokonce i ekonomické série stovek individualizovaných implantátů z biokompatibilních slitin. Výroba nástrojů prostřednictvím aplikace DirectTool Aplikace na výrobu nástrojů se nazývá DirectTool. EOSINT M270, který se vyznačuje vysokou povrchovou přesností a kvalitou, je ideálním zařízením na úlohy tohoto typu. Negativní nástroje se zkonstruují během jediné noci nebo dokonce i několika hodin. Svoboda designu a velmi komplikované tvary (tj. konformní trubkové vedení pro formy na injekční vstřikování) nepůsobí žádné obtíže. DirectTool je nejznámější v oblasti výroby nástrojů na formování plastů, ale využívá se i k výrobě jiných typů nástrojů sloužících k hustění, výtlačnému lisování a tlakovému lití. 5.2.3

M3 Linear – zařízení od společnosti Concept Laser

Zařízení M3 Linear je modulární systém laserové výroby [17]. Kromě standardní schopnosti vyrábět prototypové modely také nabízí možnost provádět erozivní obrábění a označování modelů.

Obr. 5.15 M3 Linear – zařízení od společnosti Concept Laser

Modul 1 – technologie LaserCUSING Vytváří homogenní modely z kovových prášků. Tento modul umožňuje konstruování součástek vrstvu po vrstvě z velkého počtu kovových prvků (mimo nerezové a nástrojové oceli).

48

Minos++


Takový kovový prášek se vrstvu po vrstvě taví, dokud není dosažena 100% hustota. Tato speciálně vyvinutá strategie záření umožňuje výrobu součástek o značném gabaritu bez deformací. Následné patentní povrchové zpracování, které se provádí ihned po dokončení výroby, zajišťuje vynikající povrchovou kvalitu a tvrdost. 2 – 3D Erozivní modul Je určen k erozivnímu obrábění. Tento modul umožňuje provádění erozivního obrábění na jakémkoli typu volné plochy. Díky čidlu integrovanému se softwarem je možné ovlivnit hustotu dokončeného erozivního obrábění. Tato možnost je alternativou k frézování – bez dodatečného generování komplikovaných programů nebo výroby elektrod. Modul 3 – Označovací modul Opatřuje plastové a kovové součástky štítky/značkami. Můžeme označit nebo i vyrýt označení na nejrůznější typy materiálů. Označovací modul lze také individualizovat, což závisí na potřebách.

Výhody: •

šetření času a peněz. Tři výše uvedené technologie se dají využít k výrobě nejen nástrojů a forem, ale také prototypů.

•

používání jednoho laseru v rámci tří různých technologií, což rovněž umožňuje šetření nákladů.

•

velice flexibilní technologie. Moduly umožňují rychlé přenastavení z jedné technologie na druhou během pouhých několika minut.

•

maximální přesnosti a kvality laserového paprsku lze dosáhnout díky malému rozsahu snímání, kdy je snímací hlava umístěna nad objektem, který právě vyrábějí řadové motory.

•

100% hustota během laserového formování homogenní součástky. Umožňuje ji patentní systém záření.

•

erozivní obrábění volných ploch. Měřicí laserové čidlo, které měří hustotu dokončeného erozivního obrábění, je integrováno se softwarem. Eroze může probíhat na každé ploše, nezávisle na jejím tvaru.

5.2.4 TrumaForm LF 250 – zařízení od společnosti TRUMPF DFL – přímé laserové formování [23] je proces založený na tavení kovového prášku, čímž se vytvoří homogenní metalurgická struktura bez použití pomocných spojovacích prvků. Jakýkoli geometrický objekt lze vytvořit přímo z počítačového CAD modelu.

49

Minos++


Přímé laserové formování umožňuje výrobu forem na injekční vstřikování a nástrojů, které se pomocí tradičních metod nedají vyrobit vůbec nebo jen stěží. Tato technologie umožňuje vytváření chladicích kanálů hned pod povrchem během výroby, stejně jako umožňuje vytváření forem, které jsou lehké, mají funkční detaily a konečně šetří materiál. Myšlenka dvojité komory umožňuje značné rozšíření mnohostrannosti zařízení LF TrumaForm. V průběhu chladicího procesu v první komoře je možno v druhé komoře aktivovat další práci, a v případě potřeby s použitím jiného kovového prášku.

Obr. 5.16 TrumaForm LF 250 – zařízení od společnosti TRUMPF

5.2.5 EBM S12 – zařízení od společnosti ARCAM Tavení elektronovým paprskem – EBM Acram EBM S12 (tavení elektronovým paprskem) umožňuje tvarování bez forem (FFF) – vytváření objektů různých tvarů přímo z CAD dat [12] a z kovových prášků. Systém nabízí jedinečné geometrické možnosti při výrobě s použitím kovových prášků. Acram EBM S12 je systém založený na technologii zpracování kovů Acram CAD. Základní myšlenkou této techniky „od CAD po kov“ je laminátová výroba modelů z kovových prášků, jejichž jednotlivé vrstvy se taví elektronovým paprskem přesně v místě, které na každé vrstvě určil CAD systém. Hlavní výhodou použití tohoto elektronového paprsku namísto laseru je větší absorpce energie, kterou elektrony vyzařují, což není případ laseru využívajícího prachová zrna, protože laserový paprsek se od povrchu zrn do určité míry odráží. Elektrony jsou systémem EBM vyzařovány rychlostí, která se rovná polovině rychlosti světla, a projektovány na práškový kovový materiál. EBM proces je účinný a zaručuje kompletní roztavení materiálu. Navíc se modely vyrábějí ve vakuové komoře. Díky vakuu má vyzařovaný elektronový paprsek volnou cestu ke kovovému prášku, takže také zajišťuje čistotu výrobního prostředí, jejímž důkazem jsou dokonalé vlastnosti materiálu. Kromě toho vakuum zajišťuje dobré tepelné podmínky a vede ke stabilitě výrobního procesu a kontrole nad tepelným aspektem vyráběné součástky. Zařízení Arcam EBM S12 tedy umožňuje přímou výrobu 50

Minos++


funkčních kovových součástek, které vyžadují velice pevný materiál a odolné vlastnosti. Konečné zpracování součástek může proběhnout s použitím běžných metod, jako je: frézování, soustružení, obrušování, apod.

Obr. 5.17 EBM S12 – zařízení od společnosti ARCAM

5.2.6 Sinterisation HiQ System – zařízení od společnosti 3D SYSTEMS Selektivní laserové spékání (SLS) SLS proces – selektivní laserové spékání se zakládá na kombinování určitých prachových zrn, která jsou pokryta polymerním pojivem, laserovým paprskem [11]. Vzhledem ke skutečnosti, že zde nedochází ke kompletnímu roztavení materiálu, je tento proces několikrát rychlejší než procesy popsané výše. Jeho hlavní nedostatek se však týká nezbytnosti provádět navíc dodatečné opracování, aby se odstranilo pojivo (spékání modelů), a poté je velice důležité infiltrovat vyrobenou součástku například bronzem, což může trvat další 2-3 dny.

51

Minos++


Obr. 5.18 HiQ Sinterisation System – zařízení od společnosti 3D SYSTEMS

5.3 Laminátová výroba objektů (LOM) Zkratka LOM znamená laminátovou výrobu objektů, která byla vyvinuta americkou společností – Helisys. Je to metoda výroby objektů laminu po lamině (vrstvu po vrstvě). Je založena na pokládání materiálu, který je ve formě fólie, na jednu hromadu a slepování jednotlivých vrstev prostřednictvím laseru nebo zahřátého válečku. Vstupní materiál se může rozprostřít z válečku nebo může být ve formě listů. Je pokryt (na spodní části) lepidlem. První vrstva fólie se položí na hladký podklad. Poté se v určité vrstvě fólie vyřízně tvar vhodný pro konkrétní příčný řez produktu. Provede se to prostřednictvím laseru nebo, v některých variacích LOM také zkráceně nazývaných SAHP, s pomocí číslicově řízeného řezného nástroje. Po vyříznutí tvaru se hromada zmenší o tloušťku další vrstvy, a další vrstva se položí na vrstvu předtím přidanou. Stlačí se na spodní vrstvu pomocí zahřátého válečku, a v následující fázi se na povrchové vrstvě vyřízne tvar příčného řezu, který je tentokrát vhodný pro novou vrstvu budoucího produktu. Tento cyklus se opakuje, dokud se nevytvoří celý model. Zbývající materiál, který se nachází mimo tvar příčného řezu, se nařízne. Usnadní se tak jeho odstranění po dokončení výroby modelu. V průběhu vytváření modelu slouží jako podpůrná konstrukce. Slepování vrstev fólie se může provádět na celé ploše (dokonce i před vyříznutím tvaru laserem) nebo pouze v místě příčného řezu objektu. Poté se aktivuje lepidlo v důsledku působení žáru vycházejícího z laserového paprsku nebo pod vlivem stlačování zahřátým válečkem. Rovněž lze použít metodu vtisknutí masky na transparentní fólii. Odráží tvar příčného řezu náležícího konkrétní vrstvě. Stlačením fólie na hromadu, což se provede prostřednictvím skleněné plochy a pod vlivem UV záření vydávaného lampou, se lepidlo aktivuje v místě, kde se na fólii nenachází žádný tisk. Pořád je však nutné použít lepidlo, které je citlivé na ultrafialové záření. 52

Minos++


Obr. 5.19 Princip činnosti LOM [11]

Hlavní výhodou LOM je skutečnost, že se při ní dají využívat různé materiály, jako například: papír (celulóza), kovy, plasty, syntetické a kompozitní materiály. Za účelem spojení papírových vrstev se používají lepidla, která jsou aktivována UV zářením nebo teplem válečku. Keramika se může uplatnit s použitím lisovacích, zahřívacích a reakčních spojovacích procesů. Vrstvy kovu se však dají spojovat přesným svářením laserem, svářením plamenem nebo tvrdým pájením. Lze také využít mechanické spojování, stejně jako kombinace vyjmenovaných procesů. LOM metoda je velice levná a díky ní je možné vyrábět objekty s velkým gabaritem. Její slabá stránka se nicméně týká faktu, že je složité odstraňovat odpadový materiál, například z vnitřních dutin, protože se jedná o tvrditelný materiál. V případě kapalin nebo prášku (SLA, SLA metody) je to mnohem snadnější. Přesnost modelů získaných LOM metodou je v rovině X-Y srovnatelná s přesností modelů vyrobených prostřednictvím jiných RP metod. Přesnost se však stále zmenšuje v rovině Z, a to je směr, ve kterém se model konstruuje. Děje se to v důsledku nestejnoměrných tlouštěk vrstev pokládaných během výroby objektů, deformací při lepení a stlačování hromady válečkem v průběhu výrobního procesu. LOM metoda, která k vytvoření modelu využívá kovové desky, se uplatňuje k výrobě forem na injekční vstřikování na plasty, matric na vozidlové karoserie, razítek na hluboké lisování, apod. Aplikace papírových listů umožňuje používání této metody jako takzvaný „koncepční modelář“, jinými slovy výrobu koncepčních modelů a nástrojů k tvarování podle formy. [2], [5].

53

Minos++


5.4 Tvorba modelu postupným nanášením roztaveného materiálu – FDM FDM metoda byla vyvinuta společností Stratasys. Jejím základem je nanášení po sobě jdoucích vrstev z termoplastického vlákna, které prochází termálními hlavami. V případě, kdy konstrukce vytvářeného modelu vyžaduje podpěru, v každé vrstvě je kromě příslušného obrysu modelu poskytnut materiál pro vystavění takové podpěry. Ty materiály na konstrukci modelu a podpěry se pokládají ve formě vlákna navinutého na kotouči v zadní části zařízení. Poté se vlákna rozvinou a přesunou k hlavě; pak se zahřejí na teplotu přibližně o 1°C vyšší, než je teplota tavení kovů, aby se docílilo polokapalného stavu, a nanesou se ve formě vrstvy, která rychle ztuhne a spojí se s předchozí vrstvou, a tak vznikne podklad pro všechny následující vrstvy. Hlavy se pohybují v rovině X-Y, zatímco pěněná rovina, na níž je model umístěn, se pohybuje po směru osy Z vždy o stanovenou hodnotu po vytvoření každé vrstvy [11].

Obr. 5.20 Princip činnosti FDM [16]

54

Minos++


Tloušťka vytvořených vrstev se pohybuje v rozsahu 0,005-0,8 mm, zatímco jejich šířka je v rozsahu 0,3-2,5 mm. Pokud jde o docílené přesnosti modelu, odchylka je ±0,13 mm. Materiály, které se při této metodě nejčastěji využívají, jsou akrylonitrilbutadienstyren, zkráceně ABS, vosk na přesné odlévání, metylmetakrylát akrylonitrilbutadienstyren, zkráceně MABS, elastomery, polyamidy a další směsi [4]. Poté, co stroj dokončí svou práci, model získá odpovídající mechanické vlastnosti a od toho okamžiku nevyžaduje dodatečnou úpravu za účelem vytvrzení. Model by se měl pouze vyjmout z montážní plochy a měly by se odstranit podpěry.

5.5 Laserové technologie formování pomocí prášku Tato metoda se od metod popsaných výše liší. Jejím základem je aplikování přiměřeného množství prášku spolu s jeho bezprostředním tavením přímo na vyráběný model. Laser s vysokým výkonem (od několika wattů po 20kW) taví prášek aplikovaný koaxiálně pomocí laserového paprsku vyzařovaného hlavou, která aplikuje dávky na model.

Obr. 5.21 Princip činnosti LENS (laserové tvarování)

Laserový paprsek prochází přímo středem hlavy nanášející materiál, a probíhá to v zaměřeném objektivu nebo soupravě objektivů, díky čemuž se již roztavený kov dostane na vytvářený model. Deska (plošina), na níž se model vyrábí, se pohybuje v rovině X-Y tak, aby se materiál nanesl na celou sekci určité vrstvy, která se právě vytváří. Po dokončení vrstvy se dávkovací hlava posune ve směru osy Z o hodnotu požadovanou tloušťkou následující vrstvy. Tento postup se opakuje a poslední vrstva modelu se nevytvoří, dokud nebude celý model hotov. Prášek se dávkuje gravitačně nebo pod tlakem nosných plynů. Prostředí těchto plynů se využívá 55

Minos++


k ochraně roztaveného materiálu proti atmosferickému prostředí, což se provádí za účelem lepší kontroly nad vlastnostmi modelu a zajištění lepší přilnavosti mezi jednotlivými vrstvami. Takové plyny se však používají i v případech, kdy je dávkování materiálu nevyžaduje, ale dělá se to za účelem zajištění lepších vlastností a parametrů produktu. Tato metoda poskytuje mnoho možností, pokud jde o použité materiály. Lze použít nerezovou ocel, měď, hliník a dokonce i titan. Kompozice materiálů se může měnit kontinuálním a dynamickým způsobem u modelů, které to nevyžadují, a kde se vylučují jiné technologie a metody. Nejsilnější stránkou této technologie je možnost vytvářet plně tavitelné kovové součástky s dobrými metalurgickými vlastnostmi a se zachovanými rozumnými parametry výrobního procesu. Vyrobené modely se dají považovat za konečné, doporučuje se však ještě mechanické opracování. Takové modely mají dobrou zrnitou strukturu a parametry podobné nebo dokonce i lepší, než jsou parametry vlastních materiálů. Selektivní laserové spékání (SLS) a podobné metody jsou v současné době jediné komerční RP procesy, které mohou vytvořit kovové součástky přímo z kovových prášků. Metoda laserového formování prostřednictvím prášku má nicméně omezenější využití než metoda SLS a jí podobné, protože nevyžaduje dodatečné opracování jako některé metody z rodiny SLS, což je její hlavní a velice zásadní výhoda. Dá se využít buď ve výrobě nebo opravě součástek.

5.6 Tryskové tištění Tryskové tištění je metoda používaná k laminátové výrobě modelů, která je prováděna prostřednictvím proudu balistických kapek IJP materiálu. Kapky materiálu nebo pojiva kapou z trysek s velmi vysokou frekvecí. Stroj navržený na realizaci tohoto procesu sestává ze dvou sad piezoelektrických trysek. Jedna z nich dávkuje materiál nezbytný pro konstrukci modelu, zatímco druhá dávkuje pojivo. Stroj je vybaven pohyblivou plošinou posunující se ve směru osy Z, na níž se model konstruuje, a má lampu vyzařující ultrafialové záření, které utužuje pojivo. Tento proces výroby modelu je založen na nanášení vrstvy materiálu potřebné k vytvoření jakéhokoli modelu na celou plochu plošiny. Tloušťka této vrstvy se rovná množství, které bylo vypočteno během nastavování výrobních parametrů na stroji. Může dosáhnout dokonce až 16 µm. Poté se prostřednictvím dalších trysek nanese pojící materiál. Velice často je v podobě teplem tvrditelné pryskyřice. Kapky této pryskyřice se dávkují přesně v místech, která jsou vhodná pro plochu příčného řezu patřícího k určité vrstvě výrobku. Později se ta stejná pryskyřice vytvrdí prostřednictvím UV záření vycházejícího z lampy, a tímto způsobem se dokončí první vrstva. Poté plošina klesne o tloušťku následující vrstvy a trysky nanesou další vrstvu materiálu a pryskyřice na příslušná místa plochy tak, aby se vytvořil daný model. V důsledku UV záření se vytvrdí další vrstva a zároveň se spojí s vrstvou předtím nanesenou. Tímto způsobem se vytvoří celý model. Zbývající materiál, který nebyl spojen, tvoří podklad pro konstrukci podpírající vyráběný produkt.

56

Minos++


Obr. 5.22 Princip výroby produktů s použitím tryskového tištění [ 20]

Prostřednictvím IJP metody se vyrábí produkty z plastů, které jsou určeny pro koncepční, funkční a podobné modely, a které se dají volně přizpůsobovat [ 4]. IJP metoda se rovněž dá využít jako technologie rychlého vytváření nástrojů k výrobě jader a forem na kovové odlitky (především z hliníku). V takových případech se využije dvoukomponentní mikrodávkování prostředků, které spojí uvolněnou hmotu. Tato hmota (která připomíná písek) se nanáší na celý povrch plošiny. Poté se na tuto hmotu v místech předpokládaného příčného řezu produktu nanese pojivo, na které se nalije tvrdící látka. Jak pojivo, tak tvrdící látka se nanáší pomocí trysek. Tímto způsobem se vytváří následující vrstvy za účelem získání celého produktu. Výroba modelu s použitím IJP metody se podobá výše popsané RP metodě, při níž je tento proces automatický. Má také své varianty nazvané balistická výroba částic – BPM, kde trysky vypouštějí kapky roztaveného materiálu a nanášejí je na sebe, a 3D vytváření modelů, které je úplně stejné jako BPM pouze s tím rozdílem, že vytvářené vrstvy modelu se frézují za účelem zajištění dlouhotrvající přesnosti a kvality. IJP metoda se používá hlavně jako pomůcka pro konstruktéra nebo technika při vyhodnocování funkčnosti, technologičnosti apod. produktu, aby se usnadnilo rozhodování na základě vytvořeného modelu. Její hlavní výhodou je skutečnost, že je levná, rychlá a snadno použitelná.

57

Minos++


5.7

3DP trojrozměrné tištění

Tato metoda byla navržena na Massachusettském technologickém institutu (MIT) v Cambridgi. Princip její činnosti je velmi podobný SLS metodě, pouze s tím rozdílem, že u 3DP je navíc materiál spojující prášek, z něhož se součástka vytváří.

Obr. 5.23 3DP tiskárna

Prostorové tištění je v zásadě založeno na vytváření produktu přidáváním po sobě následujících vrstev materiálu. K realizaci této metody se využívá přístroj, jehož provedení obsahuje jednotku modifikovaných tiskových trysek podobných těm, které se používají v tryskových tiskárnách. Tyto trysky jsou připevněny k mobilnímu nosiči, který se pohybuje na ose X-Y, a připojeny k nádobě, v níž je uloženo palivo. Konstrukce navíc obsahuje dvě mobilní plošiny umístěné v komorách. Jedna komora se používá ke konstrukci modelu a ve druhé je uložen stavební materiál na model ve formě prášku. Mobilní váleček se používá k posunování konstrukčního materiálu z plošiny úložné komory k plošině konstrukční komory. Konstrukce modelu spočívá v tištění spojovacího materiálu na vrstvu konstrukčního materiálu.

58

Minos++


V počáteční fázi výroby produktu se plošina komory skladující konstrukční materiál posune směrem dolů a plošina používaná k tvoření modelu se posune směrem nahoru. V průběhu výroby produktu se pozice plošin změní. Během výroby mobilní váleček nanáší práškový konstrukční materiál na povrch plošiny a rozprostírá ho tak, aby byla tloušťka vrstvy adekvátní a povrch rovný. Poté tiskové trysky nanesou vrstvu kapalného pojiva na připravenou vrstvu prášku. Spojovací materiál se dávkuje přesně v těch místech, která odpovídají tvaru příčného řezu dané vrstvy produktu. Poskytnuté pojivo spojuje konstrukční materiál, a tak se získá první vrstva produktu. Oddělený prášek vytváří podpůrnou konstrukci, což je veliká výhoda, protože není potřeba konstruovat a stavět umělé podpěry. Poté plošina komory, na níž se produkt vyrábí, klesne o vzdálenost odpovídající tloušťce další vrstvy a plošina v komoře skladující materiál stoupne, a tak umožní dávkování další „porce“ prášku. Mobilní váleček rozprostře a vyrovná prášek na povrchu vytvořeném předtím jednotlivými vrstvami. V následující fázi tiskové trysky nanesou na vhodná místa spojovací materiál. V důsledku spojení prášku s pojivem se vytvoří další vrstva a zároveň pojivo způsobí splynutí nové vrstvy spojeného prášku s již vytvořenou vrstvou. Stejným způsobem se realizují následující fáze konstrukce modelu, dokud se nezíská celý produkt. Proces probíhá automaticky.

Obr. 5.24 Princip 3D tiskové metody [11]

Po dokončení konstrukce produktu se prášek, který nebyl spojen, velice jednoduše odstraní, např. profouknutím stlačeným vzduchem. Po vyrobení součástek a stvrzení pojiva se získá produkt v takzvané „zelené“ formě. Takový produkt je děrovaný a části hlavního materiálu se navzájem spojí malými můstky pojiva. Tento produkt je křehký, a proto je zapotřebí provést dokončovací opracování. Takové opracování je možno provést různými způsoby. Výrobky jsou tedy velmi často infiltrovány. Objekt se impregnuje vhodnými materiály, jako jsou například: polyuretany, polystyreny, vosk, epoxidová pryskyřice, kyanakrylátové lepidlo, apod., aby se vyplnily otvory a vyztužilo pojivo.

59

Minos++


5.8

SGC – metoda vytvrzování fotocitlivého polymeru

Vytvrzování fotocitlivého polymeru – SGC metoda byla vyvinuta izraelskou společností – Cubital Ltd. Je trochu podobná metodě stereolitografie, jsou však mezi nimi také některé rozdíly. Model se vytváří z teplem tvrditelné pryskyřice nebo fotopolymeru, ale laser už není zdrojem spékání – to je ultrafialová lampa. Další rozdíl se týká skutečnosti, že vrstva se vytváří prostřednictvím záření předtím vytvořené skleněné plochy patřící k obrysu konkrétní vrstvy. Tato plocha je vyrobena na základě negativa příčného řezu vrstvy, jinými slovy, panel je transparentní a propouští UV záření v místech tvrzení, zatímco zbývající plocha tohoto panelu vůbec transparentní není. Hlavní výhodou týkající se použití panelu je možnost vytváření masek s rozmanitým využitím. Nádoba s modelem se nepohybuje pouze vertikálně za účelem vytvoření další vrstvy, ale také horizontálně, což je nezbytné pro realizaci následujících fází vytváření modelu v příslušných stanovištích SGC zařízení.

Obr. 5.25 Princip činnosti SGC

Po vytvoření další vrstvy se srovná pryskyřice, vytvořený prázdný prostor se vyplní voskem, což umožní tvorbu komplikovaných tvarů bez nutnosti navrhovat přídavné podpěry. Vosk se utuží kovovou plochou a každá nově utužená vrstva se vyrovná frézováním. Na takový vyrovnaný povrch se pak nanese další vrstva pryskyřice [ 1].

60

Minos++


Proces: Počítač analyzuje CAD soubory a prezentuje objekt jako hromadu „plátků“. Znázornění aktivního plátku je „vytištěno“ skleněnou fotomaskou využívající elektrostatický proces podobný laserovému tištění. Část „plátku“ představující materiál zůstává transparentní. Na pracovní povrch se nanese tenká vrstva fotoaktivního polymeru a rovnoměrně se rozprostře. Na nově rozprostřenou vrstvu tekutého polymeru tato fotomaska nasměruje ultrafialové světlo. Ozářená pryskyřice (vhodná pro pevný materiál příčného řezu patřícího k objektu) polymerizuje a ztvrdne. Nevyužitá tekutá pryskyřice se vysaje. Přes pracovní plochu se rozprostře tekutý vosk, který vyplní otvory, v nichž předtím byla neozářená tekutá pryskyřice. Studená plocha vosk utuží. Celá vrstva, vosk a polymer nyní mají pevný tvar. Vrstva se frézuje, dokud nedosáhne správné tloušťky. Proces se opakuje s následujícími vrstvami a každá vrstva se slepí s vrstvou předchozí, dokud se nevytvoří objekt. Vosk se z konečného prototypu odstraní tavením nebo v lázni. (Alternativou je ponechat vosk na prototypu, dokud se nepřeveze a není chráněn). Metoda SGC má o 10 až 15% vyšší účinnost než jiné metody založené na fotocitlivých polymerech. Je možné vytvořit jakýkoli geometrický tvar v jakékoli orientaci. Součástky se dají vyrábět v noci nebo hromadně a nevyžadují dodatečné tvrzení poté, co se vytáhnou ze stroje. Používání vosku znamená, že není potřeba stavět podpěry pro přečnívající části. Práce se dá navíc zastavit, např. za účelem vyrobení jiného projektu nebo odstranění vadných vrstev.

61

Minos++


6 Zpětné inženýrství 6.1 Úvod Zpětné (rovněž označováno reverzní) inženýrství (anglická zkratka RE – “Reverse Engineering”) je technologie, která umožňuje znovu objevit konstrukční pravidla již existujících předmětů. Slouží k určení hypotéz, podle nichž byl předmět navržen a vyroben. Ve výrobním průmyslu obvykle zahrnuje rekonstrukci geometrie výrobku, způsobu fungování, a někdy také materiálů, které byly použity na jeho výrobu. Zpětné inženýrství je známé i v jiných oblastech, např. v informatice, kde znamená analýzu existujícího programu za účelem pochopení jeho funkce a/nebo obnovení jeho zdrojového kódu [20]. Narozdíl od tradičního chápání inženýrství je u zpětného inženýrství výchozím bodem hotový výrobek, u nějž již neexistuje žádná konstrukční a technologická dokumentace, údaje o materiálu, atd., a je úkolem zpětného inženýrství tyto informace získat. V mnoha případech se zpětného inženýrství využívá také pro doplnění tradičních procesů vývoje výrobku. To platí pro situace, kdy objevnost návrhu není hlavním cílem a vyvíjený výrobek je založen na existujícím a ověřeném řešení (které bylo v některých případech vyvinuto konkurenční společností). Zpětné inženýrství se v průmyslu nejčastěji spojuje s digitalizací geometrie fyzických předmětů. Jejím výsledkem je digitální model, který tvoří základ pro další konstrukční práci, počítačová analýza (např. používání metody konečných prvků) nebo srovnání fyzického a počítačového modelu. Získání digitální podoby modelu také umožňuje přímé využití dat ve stále častěji používaných technologií počítačově podporované výroby pro číslicově řízené obráběcí stroje, ve výrobě využívající metody založené na vrstvách jako je rychlé vytváření prototypů, rychlé vytváření nástrojů, rychlá výroba, atd. Zpětné inženýrství se uplatní vždy, když je třeba počítačový model fyzického předmětu. Mezi oblasti, v nichž se využívá, patří mimo jiné: •

strojírenský průmysl, zvláště automobilový (obrábění, kontrola jakosti, obnovení dokumentace, atd.)

•

balný průmysl (výrobky, které mají nejrůznější, často atypické tvary, navržené stylisty)

•

potravinářský průmysl (např. navrhování tvarů čokolád a bonbónů)

•

rytí medailí a numizmatika (rekonstrukce tvaru mincí a medailí)

•

obuvnický průmysl (digitalizace šablon a nářadí)

•

klenotnický a dárkový průmysl (např. miniatury přírodních objektů)

•

lékařství (rekonstrukce vnitřních anatomických objektů, navrhování implantátů)

•

hračkářský průmysl (výroba tvarů založených na uměleckých projektech)

•

historie umění (archívování a vytváření kopií předmětů – soch, budov, atd.)

•

vývoj nových výrobků za použití technologií jako je rychlé vytváření prototypů a rychlé vytváření nástrojů [20]. 62

Minos++


6.2 Oblasti využití zpětného inženýrství Proces rekonstrukce geometrie předmětů je ve výrobním průmyslu dobře známý. Nachází uplatnění v následujících úkolech: •

zavádění změn do prototypů již vyrobených prvků

•

vyvíjení výrobních postupů založených na jedinečných výrobcích

•

kontrola jakosti u výrobních procesů

•

obnovení či tvorba dokumentace daného výrobku

Mnoho výrobků ve fázi vývoje musí mít kromě svých technických rysů také atraktivní design, aby uspěly na trhu. Než lze přistoupit k návrhářské práci, je proveden marketingový průzkum, který umožní určit potřebnou sadu funkčních rysů a předběžně stanovit design výrobku. Dále je na stylistech, aby se vnějšímu designu věnovali do detailů, a připravili model ze sádry, z hlíny nebo ze dřeva. Dalšími kroky jsou digitalizace (Obr. 6.1), vytváření technické dokumentace a zahájení výroby projektu.

Obr. 6.1. Digitalizace koncepčního modelu auta [27]

Dalším úkolem zpětného inženýrství v oblasti vyvíjení nových výrobků je provádění změn v technické dokumentaci. Když se na základě počítačového modelu vytvoří první prototyp nového výrobku, často se stane, že je nezbytné provést různé testy. Jejich výsledem je provedení změn na prototypu (obvykle manuálně), a po několika podobných opakováních se mezi geometrií fyzického prototypu a modelem, na němž byl založen, objeví velká odchylka. Pak nastane nutnost použít digitalizaci, aby bylo možné pokračovat v realizaci projektu za použití takto získaného 3D modelu.

63

Minos++


Atraktivní vzhled a funkčnost výrobků v mnoha případech nestačí. Často je nezbytné vzít do úvahy ergonomiku, která se dostává ke slovu ve všech situacích, kdy musí být návrhy upraveny podle lidské anatomie. Tento požadavek vzniká především kvůli pohodlí a bezpečnosti použití, a je obzvláště důležitý v případě výrobků, se kterými jsou lidé v přímém fyzickém kontaktu. Příkladem takového individualizovaného výrobku může být držadlo tenisové rakety zobrazené na obr. 6.2. Bylo navrženo na základě prve digitalizovaného otisku ruky v plastickém materiálu. Poté byl z tohoto modelu vytvořen stereolitografický model, a konečný výrobek byl zhotoven technologií vakuového lití.

Obr. 6.2 Individualizované držadlo tenisové rakety

64

Minos++


Výroba tohoto druhu výrobků je často řízena příslušnými normami, které daný výrobek musí splňovat. Zároveň je skvělý design výrobku, který zohledňuje jak ergonomický tvar povrchu, tak jeho estetičnost, klíčem k obchodním úspěchům. Převážná většina výrobků na nejvyšších příčkách úspěšnosti má své vlastní návrhářské kanceláře, které zaměstnávají specialisty z různých oblastí, včetně ergonomiky. Jejich úkolem je navrhnout řešení, která by byla ve srovnání s konkurenčními výrobky lepší, pohodlnější a měla jednodušší použití. Donedávna představoval zásadní problém přenos přirozených tvarů, vycházejících z lidské anatomie, do počítačového systému, v němž byl projekt vytvářen. V této oblasti přišel průlom s nástupem optických 3D scannerů. Ty umožnily výrazné zvýšení rychlosti digitalizace ve srovnání s ostatními metodami, a především zvýšení přesnosti přenášení tvarů do formátů CAD systémů (až na odchylku pouhých 0,1 mm). Za několik let již nebude problém, objednat si výrobek přizpůsobený tvaru lidského těla, např. helmu na motocykl tvarovanou podle hlavy majitele. Údaje získané digitalizací se skombinují s modelem výrobku, a poté se hotová dokumentace předá výrobnímu místu, které individualizovaný výrobek za několik dní dodá zákazníkovi. Podobnou záležitostí je výroba balení, jehož tvar by byl přizpůsoben danému předmětu. (Obr. 6.3). V případě nových výrobků, které mají své počítačové modely, nepředstavuje výroba takového balení žádný problém. S předměty, které takovou dokumentaci nemají, je to něco jiného. Je zapotřebí vytvořit počítačové modely za použití systémů zpětného inženýrství. Ačkoliv toto úsilí může být náročné z pracovního i finančního hlediska, někdy je nezbytné. Týká se především drahocenných předmětů (např. muzejních exponátů), které by měly být řádně chráněny proti možnému poškození během přepravy a manipulace.

65

Minos++


Obr. 6.3 Balení, jehož tvar je přizpůsoben předmětu [20]

Techniky zpětného inženýrství se stále více uplatňují v průmyslu, nejen jakožto nástroje pro navrhování a vývoj, ale také jakožto systémy pro kontrolu výroby. Umožňují rychlé kontrolní měření prakticky jakéhokoliv vyrobeného kusu. Taková zkouška zabere od několika sekund do čtvrt minuty a zahrnuje digitalizace částečného či celého povrchu výrobku a srovnání získaných výsledků s počítačovým modelem. (Obr. 6.4).

Obr. 6.4. Fyzický model a výsledek jeho porovnání s počítačovým modelem

6.3 Metody digitalizace Techniky získávání dat pro 3D geometrii se liší metodou měření a příležitostně i typem dat, získaných výsledkem použití určité metody. Vezmeme-li v úvahu míru automatizace, může být měření vykonáno v manuálních, semi-automatických či automatických režimech. Manuální režim, v němž uživatel musí kontrolovat měřící zařízení, se používá pro 66

Minos++


čtení rozměrů modelů s relativně jednoduchou geometrií, nejčastěji hranolovou, jejíž model člověk může kompletně vytvořit v CAD systému. V semi-automatickém režimu měřící zařízení ukládá geometrické prvky zkoumaného předmětu, které uživatel zvolí, což předběžnou definici oblastí měření. V případě, že je třeba změřit povrch celého předmětu, může se stát, že bude nutné jej naskenovat na několikrát, načež se jednotlivé části naskenovaného povrchu v počítači spojí do jednoho digitálního modelu. V automatickém režimu však můžeme získat geometrii celého zkoumaného předmětu, aniž bychom museli do digitalizačního procesu manuálně zasahovat, přičemž výchozí data budou odrážet úplný trojdimenzionální model předmětu, který zkoumáme. Podle stavu zkoumaného předmětu po ukončení procesu digitalizace se metody měření rozdělují na destruktivní a nedestruktivní, a s ohledem na typ vzájemné interakce mezi měřícím zařízením a předmětem se dále dělí na metody kontaktní (mechanické) a nekontaktní. Nekontaktní metody mohou být optické (využívají viditelného světla - laser, interferometrie) nebo neoptické (rentgen, elektromagnetická radiace, ultrazvuk). Některé metody (zvýrazněné v Obr. 6.5) umožňují zkoumání vnitřní struktury předmětu.

Obr. 6.5. Rozdělení nejpopulárnějších geometrických metod digitalizace (zvýrazněné metody umožňují zkoumání vnitřní struktury předmětu)

67

Minos++


6.3.1 Kontaktní metody digitalizace Kontaktní scannery Široká paleta předmětů, které mohou být digitalizovány, vyžaduje od měřících systémů co největší možnou flexibilitu. Typické souřadnicové měřicí přístroje umožňují přesné měření dílů s relativně jednoduchou geometrií. Na základě získaných výsledků může uživatel sestrojit model v CAD systému. Tento postup selhává v případě složitých předmětů s neohraničeným povrchem, který vyžaduje ohromné množství měřených bodů. Kontaktní skenování je jednoduchá metoda pro automatické získávání velkého množství měřících bodů, prováděná pomocí kontaktních scannerů (Obr. 6.6). Sestává z udržení kontaktu s povrchem předmětu měření síly, která působí na měrnou sondu. V průběhu procesu skenování zajišťuje kontrolní jednotka zařízení konstantní spouštěcí sílu sondy, odhaluje jeho odchylky a zajišťuje okamžité vyrovnání. Elektronické konvertory s vysokým rozlišením nepřetržitě zaznamenávají polohu sondy a odesílají data do počítače [23].

Obr. 6.6. Kontaktní scanner

Kontaktní scannery kombinují jednoduchost použití a rychlost kontaktních měření, která jsou vykonávaná pomocí CMM s funkčností nepřetržitého snímání a práce, neboť využívají obou metod. Některé kontaktní scannery jsou navíc vybaveny laserem za účelem dosažení vyšších rychlostí nepřetržitého skenování a umožňují digitalizaci předmětů, vyrobených z ohebných materiálů (které použitím kontaktních metod nelze skenovat).

68

Minos++


Kontaktní scannery mohou měření ploch provádět různými způsoby, počínaje jednoduchými geometrickými měřeními (délka, průměr, úhel, atd.) přes 2D skenování zvolené plochy, až po 3D skenování, které se uskutečňuje několika způsoby (podél osy X, podél osy Y, pod jakýmkoliv úhlem nebo paprskovitě). Kromě toho je možné provést digitalizaci v manuálním režimu, který je založen na ručním vedení sondy po povrchu předmětu. Měřící ramena

Obr. 6.7 Měřící ramena [24]

Měřící rameno se skládá ze základny, několika tyčí spojených pohyblivými klouby a hlavy, zakončené měrnou sondou. Každý kloub je vybaven jemnými ložisky, která mu zajišťují volnou rotaci po ose, a obsahuje optický senzor, který měří jeho rotační úhel. Rameno je vyrobeno z pevného kovu s co nejnižším koeficientem lineární expanze.

69

Minos++


Známe-li rotační úhly všech pohyblivých kloubů a délky všech prvků, můžeme určit souřadnice každého bodu, který leží v dosahu zařízení. Měření jednoho bodu se provádí tím, že se konec sondy dotkne povrchu předmětu. Měření se potvrdí stisknutím tlačítka, umístěného na měrné hlavě. Tímto principem lze měřit průměry, úhly, vzdálenosti prolínání geometrických prvků. Některá řešení umožňují souvislé zaznamenávání měřených bodů v momentě, kdy dojde ke kontaktu mezi sondou a předmětem, a integraci ramene s laserovou skenovací hlavou. Hlavní výhodou měřících ramen, kromě jejich relativně nízké ceny ve srovnání s ostatními systémy, je jejich pohyblivost. Lze je využít ve všech případech, kdy by převoz předmětu do měřící laboratoře nebyl možný. Jsou také součástí vybavení výrobních linek, kde vykonávají neustálou dimenzionální kontrolu vyrobených dílů. Přístroj může být namontován na stojanu nebo připevněn na ploše měřeného předmětu.

6.3.2 Metody založené na optických bodech U metod založených na bodech může měření probíhat tak, že v každém měřícím cyklu získáme pouze jeden bod. Aby se zvýšila funkčnost zařízení, která fungují na tomto principu, jsou vybavena dodatečným optickým obvodem, který umožňuje získat velký počet dat při jediném měření (přímka nebo síť). Nejčastěji jde o otáčející se zrcadlo, díky němuž laserový paprsek přejede povrch zkoumaného předmětu, aniž by bylo nutné hýbat celým systémem. Takové řešení ovšem zvyšuje složitost zařízení, a tím i jeho rozměry. Metoda měření vzdálenosti Tato metoda využívá měření času pro určení vzdálenosti hlavy scanneru od předmětu. Scanner vysílá laserové impulsy ve směru neprůhledného předmětu, a měří se doba, za kterou dojdou k předmětu a – poté, co se odrazí z jeho povrchu – zpět ke scanneru.

70

Minos++


Obr. 6.8. Měření na základě principu “čas letu” [25]

Hlavní výhodou této metody je skutečnost, že přesnost měření je konstantní, bez ohledu na to, jak daleko od scanneru se předmět nachází, je však závislá na používaném systému měření času. Umožňuje použít zařízení pro měření objektů ve velké vzdálenosti, například mostů nebo budov, avšak čas, potřebný k zaznamenání jednoho bodu [5], v takovém případě podstatně narůstá. Funkčnost scannerů založených na této metodě měření lze umocnit použitím pohyblivého zrcadla. V takovém případě je ovšem podstatné znát současnou pozici takového zrcadla, aby bylo možné určit souřadnice sledu zaznamenaných bodů. V současné době se zařízení tohoto typu nepoužívají pro rychlá měření, obzvláště ne v případě malých a středně velkých předmětů. Laserový radar Laserový radar (zkratka LIDAR – Light Detection and Ranging) také využívá nepřímé metody měření vzdálenosti. Použití modulovaného laserového paprsku umožňuje po řádné kalibraci měřit vzdálenost na základě fázového posunu.

71

Minos++


Obr. 6.9. Laserový radar [25]

Obr. 6.10. Fázový posun v měření při použití LIDARu [25]

Zařízení založená na tomto principu umožňují výrazně rychlejší měření a jsou schopna nepřetržitě získávat data, což v tomto případě může způsobit chyby. Laserová triangulace založená na bodech Laserová triangulace je jednou z nejběžnějších technik získávání 3D dat. Využívá zaměřeného světelného zdroje a videokamery pro změření vzdálenosti od předmětu. Obr. 6.11 znázorňuje tento princip měření.

72

Minos++


Obr. 6.11. Laserová triangulace založená na bodech [21]

Laserový paprsek je zrcadlem odkloněn ve směru snímaného předmětu. Poté je laserové světlo rozptýleno po povrchu předmětu a zaznamenáno videokamerou, umístěnou v určené vzdálenosti od laseru (triangulační vzdálenost). Čočka a CCD detektory, které se v těchto zařízeních používají, jsou ploché, takže úhel β a pixelová pozice rozptýleného světla na sobě vzájemně závisí. Známe-li ohniskovou vzdálenost ƒ čočky kamery, analýza video obrazu nám umožní určit úhel dopadu rozptýleného světla β. Navíc, známe-li hodnotu úhlu ∂, která je výsledkem momentální pozice otáčejícího se zrcadla, dokážeme najít souřadnice bodu v prostoru [15] za použití jednoduché trigonometrie. Scannery, které využívají této měřící metody, jsou určeny pro měření v malém rozsahu, protože jejich přesnost klesá se vzrůstající vzdáleností předmětu od přístroje. 6.3.3 Lineární optické metody Scannery, které využívají lineární metody digitalizace, vykonávají jednotlivé série měření v podobě čar na povrchu snímaného předmětu. Probíhá-li zároveň měření směrnic bodů, pak se tato metoda zdá být mnohem rychlejší, než metoda, při níž se zaznamenávají jednotlivé body.

73

Minos++


Laserová lineární triangulace Laserová triangulace může být snadno rozšířena na lineární triangulaci, která umožňuje současné měření celé řady bodů na povrchu předmětu. Její princip spočívá v použití laseru, který namísto bodu vytváří na povrchu předmětu přímku, a detektoru v podobě dvoudimenzionální senzorové matice. Obvykle jde o klasickou CCD kameru, u níž řady senzorů v detektoru odpovídají za měření po sobě následujících bodů v přímce.

Obr. 6.12. Laserová triangulace založení na přímkách [25]

U lineární metody nastane podobná situace jako v případě bodové laserové triangulace, a projeví se problémem okluze. K jejímu překonání můžeme snížit úhel mezi kamerou a generátorem, nebo použít dva světelné zdroje. Jiný způsob spočívá v použití dodatečné kamery, to však vyžaduje učení vzájemné pozice kamer. Triangulační úhel tedy nikdy není nulový, protože neustále existuje možnost okluze. 6.3.4 Optické metody založené na pásmu Pásmové metody jsou nejefektivnějším způsobem měření povrchu, avšak jsou mnohem komplikovanější a obvykle vyžadují mnoho “expozic” digitalizovaného předmětu. Fotogrammetrie Fotogrammetrie (stereovize) je jednou z metod založených na triangulaci. Těží ze skutečnosti, že zaznamenání stejného bodu na několika snímcích, vyfotografovaných z různých perspektiv, umožňuje určit jeho polohu v prostoru. Vedeme-li kolmé přímky ze souhlasných bodů, pak bod, který chceme zjistit, leží v jejich průřezu (Obr. 6.13).

74

Minos++


Obr. 6.13 Fotogrammetrie [25]

Využívání této metody vyžaduje pořízení několika fotografií stejného záběru z různých pozic. Toho lze dosáhnout tak, že pohybujeme jedním fotoaparátem, nebo můžeme použít několik fotoaparátů, avšak jedině tehdy, pokud systém umožňuje současně probíhající měření. Kromě toho je také možné použít jeden statický fotoaparát, který je vybaven objektivem s nastavitelnou ohniskovou vzdáleností. Pozměnění ohniskové délky má stejný účinek jako pohyb fotoaparátů po optické ose, což umožňuje triangulaci. Jednou ze zásadních nevýhod fotogrammetrie je nezbytnost hledání shodných bodů na různých fotografiích. Tradiční fotogrammetrie vyžaduje, aby uživatel zadal tyto body ručně, což je jednodušší, pokud má snímaný povrch strukturu. Nejlepší způsob, jak se vypořádat s tímto problémem při digitalizaci předmětů, které nemají strukturu, je použít strukturální světlo v podobě sítě. Profilometrie Triangulaci lze využít i pro měření povrchu pomocí posunující se laserové čáry (obměna lineární laserové triangulace) nebo souběžného promítání mnoha čar. Vytvořená síť se promítne na povrch pomocí projektoru, a kamera ji pod určitým úhlem pozoruje. Použitím referenčního snímku, nebo zaznamenáním několika fotografií, na kterých je promítaná síť vždy o něco posunutá, je možné určit umístění každého bodu. Proces snímání povrchu obvykle trvá několik sekund, proto je nutné předmět při měření znehybnit. .

75

Minos++


Obr. 6.14. Profilometrie [25]

6.3.5 Destruktivní skenování Jedním ze způsobů digitalizace, který umožňuje rozeznávání vnitřní struktury objektu, je destruktivní skenování. Je to nejsnadnější metoda tohoto typu a nevyžaduje žádné nákladné speciální vybavení, jako je tomu v případě lékařského snímání. Používá se však pouze tehdy, když si můžeme dovolit ztrátu zkoumaného objektu. Destruktivní skenování je založeno na cyklickém řezání tenké vrstvy objektu a fotografování odkryté plochy. Tloušťka této vrstvy se zvolí dříve za účelem dosažení vyhovující přesnosti. Trojrozměrný model objektu se vytvoří na základě sady fotografií znázorňujících po sobě následující vrstvy příčného řezu, což se ve skutečnosti podobá technikám lékařského snímání. Před prováděním skenování se objekt zalije tvrditelnou pryskyřicí, která jej chrání proti případnému poškození během zpracování a zajišťuje odpovídající kontrast fotografií. Na objekty s jasnými barvami se aplikuje tmavá pryskyřice a naopak. Za účelem zajištění správnosti získaných dat musí pryskyřice k objektu pevně přiléhat a vyplňovat všechny díry [26]; po zalití formy s objektem se tedy vše umístí do vakuové komory, aby se odstranil vzduch [22].

76

Minos++


Obr. 6.15. Schéma destruktivního skenovacího procesu [22]

Obr. 6.16. Zařízení na měření předmětů použitím destruktivní metody [22]

6.4 Vybavení a software Proces geometrické 3D rekonstrukce můžeme rozdělit do dvou základních fází: digitalizace a zpracování dat. Aby bylo možné zahájit první fázi, musí být k dispozici vhodné vybavení, umožňující zaznamenávání informací o tvaru povrchu předmětu. Nejčastěji používanými přístroji jsou kontaktní a optické scannery. Ještě nedávno byly jediným zdrojem přesných dat pro rekonstrukci 3D předmětů souřadnicové měřicí přístroje. Tyto přístroje poskytují informace o základních rozměrech předmětů, což umožňuje jejich kompletní vymodelování v CAD systémech. Konstrukční a operační princip souřadnicových měřících přístrojů neumožňují rychlou digitalizaci 77

Minos++


rozsáhlých neohraničených ploch. Kontaktní scannery se s takovýmto úkolem dokážou vypořádat mnohem lépe, díky tomu, že jejich konstrukce je podobná souřadnicovým měřicím přístrojům, a nadto jim rychlejší pohon os a vhodný software umožňuje souvislé vysokorychlostní skenování. Jejich způsob fungování je založen na vedení sondy po povrchu předmětu a zaznamenávání souřadnic po sobě jdoucích bodů, které jsou od sebe vzdáleny o přednastavený interval. Tímto způsobem se vytvoří digitální obraz povrchu předmětu v podobě bodového mraku. Kontaktní skenování má jednu zásadní nevýhodu, kterou je nemožnost digitalizace předmětů, vyrobených z měkkých materiálů, např. z gumy. V této situaci je nutné využít optického skenování, které využívá techniku laserového skenování. Tato metoda je založena na zaměření laserového paprsku a daný předmět. Když paprsek dopadne na předmět, odráží se, a je zaznamenán přístrojem. Software těchto zařízení dokáže změřit vzdálenost bodu od scanneru i jeho souřadnice v prostoru. Tuto techniku lze uplatit jak pro malé předměty (laserová triangulace), tak pro velké předměty (laserový radar), jako jsou budovy a jejich okolí. Často se buď předmět, nebo scanner umístí na otočnou plochu, což umožňuje automatickou digitalizaci celého předmětu či okolí. U digitalizačních zařízení je metoda bodového laserového skenování (laserová triangulace) často rozšířena na metodu digitální, s níž v jednom cyklu získáme informace o skupině bodů, ležících v jedné přímce na ploše předmětu. Takové řešení umožňuje rychlejší skenování a je možné jej využít u ručně ovládaných scannerů. Princip týkající se měření samotného zůstává v tomto případě nezměněn; vyvstává ovšem nutnost změřit pozici skenovací hlavy. Ručně držený scanner je často připevněn na měřícím ramenu, které umožňuje přesné určení momentálních souřadnic hlavy. Nejefektivnější řešením z časového hlediska je současně probíhající digitalizace celé dostupné plochy předmětu, což je možné s pomocí zařízení používajících strukturální světlo. Obvykle přenáší zvláštní projektor bílé světlo na povrch předmětu, který je zastíněn šablonou, vytvářející řadu paralelních pruhů. Takto osvícený předmět je sledován CCD kamerou, přičemž analýza paralelního zkreslení pruhů umožňuje vypočítat souřadnice mnoha bodů celé pozorované plochy. Oskenování jedné expozice obvykle u tohoto typu zařízení trvá několik minut.

78

Minos++


Nezávisle na použitém vybavení vyžadují data získané pomocí scanneru (např. bodový mrak) další zpracování. Pomocí speciálního softwaru, který dokáže přečíst naměřené údaje, případně sloučí několik souborů dat (v případě, že byl předmět skenován na několikrát), můžeme tyto údaje opravit a konečně je převést do podoby plošných modelů (trojúhelníková síť). Model v podobě sítě trojúhelníků pak lze upravovat (např. rozříznutí rovinou, zarovnávání povrchu, škálování, atd.) a uloživ v STL formátu. Ačkoliv tato data v této podobě umožňují vizualizaci, či dokonce konstrukci fyzického prototypu pomocí technologií založených na vrstvách, není vhodné je dále zpracovávat v CAD systémech. Další funkce programů zpětného inženýrství proto je, převést modely z trojúhelníkové sítě na NURBS plochy (neohraničené plochy), které přibližují tvar skenovaného předmětu. Údaje tohoto typu se pak importují do CAD/CAM systémů a umožní vytvoření skutečného povrchu nebo dokonce objemového modelu a provedení změn v geometrii, potřebných pro další fáze vývoje.

6.5 Digitalizace geometrie 6.5.1 Fáze digitalizace Proces 3D digitalizace geometrie lze rozdělit do následujících čtyř fází (Obr. 6.17):

Obr. 6.17. Fáze digitalizace

Prvním krokem 3D digitalizace je plánování procesu, jehož úkolem je zvolit měřicí vybavení, způsob měření a formu výstupních dat, rozvinout měřicí strategie, stejně jako nastavit digitalizační parametry. Získávání dat, které je založeno na odpovídající aplikaci vstupních zařízení za účelem získání údajů ohledně geometrie objektu, je další fází. Obvykle se výstupní data získávají tímto způsobem; jsou ve formě sady souřadnic bodů x,y,z ležících na ploše objektu a vztahují se k lokálnímu souřadnicovému systému. Tyto body se navíc dají uspořádat, avšak to je určeno použitou měřicí metodou. Třetí fáze je založena na aplikaci počítačového softwaru, s jehož pomocí je možné číst měřená data ve formě bodového mraku, jehož zpracování je založeno především na opravě a konverzi dat, dokud se nedosáhne plošné 79

Minos++


formy (sítě trojúhelníků). Taková reprezentace objektu umožňuje jeho použití jak ve vizualizaci objektu (virtuální realita), tak ke generování zpracovacích programů na číslicově řízených nástrojích. V této fázi je rovněž možné zkonstruovat fyzický model pomocí technologií založených na vrstvách (rychlé vytváření prototypů, rychlé vytváření nástrojů a rychlá výroba). Tyto aplikace někdy vyžadují základní editovací zásahy umožňující činnosti, jako je například: škálování modelu, obrábění s použitím vybrané roviny nebo vyhlazování povrchu. Model ve formě trojúhelníkové sítě lze exportovat (STL formát) do systémů numerických analýz a CAD/CAM softwaru, avšak data v této formě zahrnují příliš mnoho údajů, což zdržuje manipulaci s modelem a zpomaluje výpočty. Většina CAD systémů, které umožňují exportování a importování modelů v STL formátu, také neposkytuje možnosti dalšího editování. Pak je nezbytné změnit model, který je ve formě trojúhelníků, do NURBS ploch (neomezených ploch), které přibližují tvar skenovaného objektu. Data tohoto druhu se importují do CAD/CAM systémů a umožňují vytvoření pevného objektu a zavedení požadovaných změn v jeho geometrii. 6.5.2 Plánování digitalizačního procesu Plánování je fáze o vysoké důležitosti v procesu digitalizace a výrazně ovlivňuje jeho průběh, stejně jako konečný výsledek. Zahrnuje následující body: •

volba metody a měřicího zařízení,

•

plánování měřicích strategií,

•

stanovení formy výstupních dat.

Digitalizační úlohy lze obvykle provést s pomocí několika druhů zařízení, avšak kromě aspektu dostupnosti vybavení existuje několik faktorů, které ovlivňují výběr správné měřicí metody. Je to především požadovaná přesnost a doba měření, ale také se stává, že typ objektu, zejména jeho gabaritové rozměry, je rovněž velice důležitý. Je klíčový v případě zařízení s omezeným pracovním prostorem. Polovina takových zařízení však umožňuje změnu týkající se jejich polohy s ohledem na digitalizovaný objekt, a umožňuje také následnou počítačovou kombinaci po sobě jdoucích skenů do kompletního modelu, což se však pojí se ztrátou přesnosti. Pro zařízení používající laserové světlo je zásadní, aby zkoumaná plocha měla správné optické vlastnosti (např. neprůhlednost), což je rovněž relevantní při používání zařízení s kontaktní sondou; jinými slovy je důležité, aby plocha např. nebyla příliš flexibilní. V případě typických digitalizačních úloh nicméně hrají klíčovou roli dva hlavní faktory, které jsou ve vztahu k většině zařízení ve vzájemném rozporu – rychlost a přesnost. Na obr. 6.18 je porovnání několika skenovacích zařízení tohoto typu, s rekonstrukcí typických objektů pohybujících se od několika málo do více centimetrů.

80

Minos++


Obr. 6.18. Porovnání vlastností různých skenovacích zařízení [20]

Přesnost je úzce spojena s použitou měřicí metodou a vztahuje se pouze na výstupní data scanneru, která jsou sadou bodů v prostoru. Bodový mrak popisující geometrii objektu pak podstoupí konverzi do 3D modelu, což má za následek další chyby. Mělo by tedy být jasné, že navzdory použití přesného vybavení se přesnost konečného modelu nikdy nevyrovná přesnosti zařízení. Je obtížné odhadnout jeho hodnotu, a z toho důvodu by se v případě, kdy jsou takové údaje zásadní, měla provést zkušební digitalizace objektu, jehož rozměry jsou známé; po konverzi do CAD modelu by se mělo provést vyhodnocení. Doba je faktor, který je v rozporu s přesností, a přesto je v některých situacích velice důležitý. Zdá se to tak v případech skenování objektů, které se během digitalizace mohou pohnout, jako je např. lidské tělo. Na trhu existují optické scannery, které dokážou digitalizovat objekt ve speciálním – rychlém režimu (jediná expozice) během 0,3 s (např. Konica Minolta VI-910 [20]), ale přesto na úkor přesnosti ve srovnání s normálním režimem. Často doba digitalizace sahá od několika minut v optických systémech do několika hodin v případě strojů měřících souřadnice a kontaktních scannerů.

81

Minos++


Důležitou úlohou během plánování průběhu je rozhodnout, zda bude možné objekt naskenovat najednou, nebo zda je nutné skenování provést v několika fázích. V případě skenování objektu v několika fázích (kontaktní scannery) nebo z několika stran (optické scannery) je výsledkem bodový mrak, který je pak třeba připojit k celku. Je rovněž důležité určit formu dat, do níž by se měl získaný model konvertovat, což určuje požadavky týkající se softwaru. Pokud má být získaný model základem numerických výpočtů, nevyžaduje se velká přesnost, nicméně (kvůli jejich rychlosti), eventuálně malá velikost dat je významná. Mění se to v situaci, kdy se má skenovaný objekt stát základem pro zavádění modifikací – pak se na přesnost klade větší důraz. Pokud výsledek digitalizace slouží ke kopírování objektu, postačí, pokud bude plocha objektu prezentována ve formě trojúhelníkové sítě, ale software by měl umožnit vygenerování programu na NC nástroji. 6.5.3 Získávání dat Získávání dat je založeno na transformaci fyzického modelu do digitální formy díky čtení souřadnic patřících k jednotlivým bodům, které leží na ploše trojrozměrného objektu. Realizuje se s pomocí přístrojů měřících souřadnice a prostorových scannerů. Získaná data jsou ve formě sady souřadnic x,y,z vztahujících se k lokálnímu souřadnicovému systému a nazývají se bodový mrak (Obr. 6.19).

Obr. 6.19. Digitalizovaný objekt ve formě bodového mraku

Tyto body obvykle nejsou uspořádané, avšak u některých z měřicích metod (např. kontaktní scannery a přístroje měřící souřadnice) je možné určit hranice (Obr. 6.20) a směr skenování, což ve skutečnosti poskytuje bodový mrak připomínající sadu křivek ležících na ploše objektu (Obr. 6.21). Poskytuje to možnost zpracovat výstupní data manuálně za účelem získání přesného 3D modelu. 82

Minos++


Obr. 6.20. 2D profil jako hranice skenování

Obr. 6.21. 2D profil s přesahujícími oblastmi různých směrů skenování

6.5.4 Zpracování dat a konstrukce CAD modelu Software používaný ve zpětném inženýrství může mít mnoho nástrojů, které umožňují editování a manipulaci s daty nasbíranými během digitalizace, ale jeho hlavní úlohou je konverze bodového mraku pocházejícího ze scannerů do užitečnějšího znázornění ve formě trojúhelníkové sítě nebo NURBS neomezených ploch s eventuálně velkou přesností. V obecných případech, kdy jsou výstupní data ve formě bodového mraku, je zpracování dat založeno na realizaci následujících úloh: •

Import bodového mraku, velice často zaznamenaný ve formě souborů, jako jsou: XYZ, DXF nebo IGES.

•

Vyhodnocení úplnosti dat a případné editování bodového mraku založené na odstranění nevhodných bodů (Obr. 6.22). Polovina bodů, o nichž je známo, že jsou ploché, se v této fázi dají z ploch odstranit. Omezí se tím počet trojúhelníků vytvářených v následujícím kroku. Kdyby několik objektů podstupovalo digitalizaci zároveň, bodový mrak by se měl rozdělit do menších částí představujících jednotlivé objekty. 83

Minos++


Obr. 6.22 Editování bodového mraku – odstranění nevhodných bodů

„Pokrytí“ bodového mraku trojúhelníkovou sítí (Obr. 6.23).

Obr. 6.23 Konverze bodového mraku do trojúhelníkové sítě

Obr. 6.24. Odstranění „děr“ v trojúhelníkové síti

84

Minos++


Případná editace trojúhelníkové sítě založená na opravě chyb, jako jsou: díry v síti, křížící se trojúhelníky, atd. (Obr. 6.24). V případě, kdy byl objekt skenován v několika fázích, se kroky 1-3 provedou pro všechna data, a v této fázi se získané části plochy modelu spojí do jednoho modelu (Obr. 6.25). Pokud je požadovanou formou výstupních dat polygonální model, je možné v tomto bodě zastavit a zaznamenat výsledek ve formě souboru, jako je: STL nebo VRML. Ve vizualizačních aplikacích (virtuální realita) se požaduje vysoká plynulost provedení, které zabraňuje příliš velký počet trojúhelníků v modelu. Programy tedy umožňují provádění redukce počtu trojúhelníků, což určitým způsobem ovlivňuje přesnost projekce (Obr. 6.26).

Obr. 6.25. Kombinování několika částí plochy modelu

Obr. 6.26. Redukce počtu trojúhelníků ze 100 % (a) na 10 % (b)

Konverze trojúhelníkové sítě do NURBS ploch, pokud se vyžaduje přesnější popis tvaru modelu. Tato operace může proběhnout automaticky nebo manuálně a spočívá v rozprostření volných ploch na trojúhelníkovou síť. Tyto plochy jsou obvykle pravoúhlé a model by se měl rozdělit do těchto ploch za účelem získání podrobné projekce jeho plochy. Čím více se tvar dané plochy odchyluje od pravoúhelníku, tím horší je její přizpůsobení trojúhelníkové síti.

85

Minos++


Obr. 6.27. Chyba v NURBS ploše

Nejčastěji automatická konverze do NURBS plochy způsobuje chyby v případě geometricky komplikovaných modelů (Obr. 6.27). Pak je řešením provést manuální konvertování do NURBS plochy, což spočívá v provedení následujících činností: Detekce hran modelu (Obr. 6.28),

Obr. 6.28. Detekce hran

Rozdělení modelu do oblastí a jejich editace za účelem získání sítě, která bude co nejpravoúhlejší (Obr. 6.29),

86

Minos++


Obr. 6.29. Vytváření a editace záplat

Vytváření sítě (Obr. 6.30),

Obr. 6.30. Vytváření sítě

Úprava NURBS plochy (Obr. 6.31).

Obr. 6.31. Úprava NURBS plochy

87

Minos++


Porovnání vytvořené NURBS plochy s daty získanými ze scanneru – bodový mrak (Obr. 6.32)

Obr. 6.32. Porovnání NURBS plochy s bodovým mrakem

Konečným krokem je uložení modelu ve formě IGES souboru v jednom z jeho typů: 128, 143 nebo 144. Je to nejběžnější formát pro přenos NURBS ploch do CAD/CAM aplikací.

88

Minos++

Minos++


7 Použitá literatura [1]

Chlebus E. „Techniki komputerowe Cax w inżynierii produkcji” WNT, Warszawa 2000

[2]

Dybała B., Kolinka P., Techniki inżynierii odwrotnej w rozwoju produktu, Automatyzacja produkcji. AP 2003. Nauka - wiedza innowacje. Wrocław 2003. T. 1. Referaty plenarne i sesyjne, s. 413-420

[3]

Oczoś K. ; „Postęp w szybkim kształtowaniu przyrostowym Rapid Prototyping”, Mechanik, 1999 Nr 4

[4]

Oczoś K. ; „Postęp w szybkim opracowywaniu produkcji wyrobów prezentowany na 8. Światowych Targach EuroMold 2001 Część II. Nowe materiały i urządzenia do realizacji metod RP.”, W: Mechanik, 2002, Nr 4

[5]

Oczoś K. ; „Rapid Prototyping – znaczenie, charakterystyka metod i możliwości.”, Mechanik, 1997, Nr 10

[6]

Oczoś K. ; „Szybciej, dokładniej, ekonomiczniej 6. Światowe Targi Budowy Oprzyrządowania, Projektowania i Rozwoju Wyrobu Euromold `99 we Frankfurcie n. Menem.”, W: Mechanik, 2000, Nr 2

[7]

Oczoś K. „Niekonwencjonalne sposoby przyrostowego kształtowania przedmiotów – szybkie wykonywanie prototypów” Mechanik (1995)8/9

[8]

Skołud B., „ Komputerowo Zintegrowane Wytwarzanie”, Wydawnictwo Politechnika Śląska, Gliwice 1997

[9]

http://adm.ing.unibo.it/Atti Steinbichler.pdf

[10]

http://rpdrc.ic.polyu.edu.hk/content/rp_for_arch_short_guide.ht m

[11]

http://www.3dsystems.com

[12]

http://www.arcam.com

[13]

http://www.cadcamforum.pl

[14]

http://www.cadcamnet.com

[15]

http://www.cgiinspection.com

[16]

http://www.concept-laser.de

[17]

http://www.eos-gmbh.de

[18]

http://www.faro.com

[19]

http://www.impactstudiostv.com/laser_scan_site/htm/technology .htm#laser

[20]

http://www.konicaminolta-3d.com

[21]

http://www.mcp-group.de

[22]

http://www.moldmakingtechnology.com/articles/030107.html

[23]

http://www.moldmakingtechnology.com/articles/100003.html

[24]

http://www.newscientist.com/article.ns?id=dn3292 89

Seminario

Italo-Spagnolo/11


[25]

http://www.prz.rzeszow.pl/mech/kkm/rapid_prototyping.htm

[26]

http://www.trumpf.com

[27]

www.cs.tcd.ie/publications/tech-reports/reports.99/TCD-CS1999-46.pdf

[28]

www.RTCN.org - materiały archiwalne ITMA

90

Minos++

Mechatronika Modul 9: Rychlé vytváření prototypů Cvičebnice (koncept) Dr. Ing. Bogdan Dybała, Dr. Ing. Tomasz Boratyński Dr. Ing. Jacek Czajka Dr. Ing. Tomasz Będza Dr. Ing. Mariusz Frankiewicz Ing. Tomasz Kurzynowski University of Wroclaw, Poland


Rychlé vytváření prototypů - Cvičebnice

1.

Co je to CAD?

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... 2.

Co je to geometrické modelování?

.................................................... .................................................... .................................................... 3.

Jak lze zrychlit konstruování?

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... 4.

Jaké jsou hlavní rysy CAD systémů?

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... 5.

Jaké jsou výhody používání CAD systémů?

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... 1

Minos++

Minos++


6.

Jaké jsou fáze konstrukčního procesu u CAD systému?

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... 7.

Vyjmenuj typy modelů u CAD.

.................................................... .................................................... .................................................... 8.

Co je to STL?

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... 9.

Jak je tvořen STL model (obrázek vám může napovědět)?

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... ....................................................

2


10. Co nám říká pravidlo “vrchol k vrcholu”?

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... 11. Jaké parametry popisují trojúhelníkovou plochu?

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... ....................................................

3

Minos++


12. Jak lze v STL určit orientaci trojúhelníku?

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... 13. Jaké jsou nejčastější chyby a defekty STL formátu?

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... 14. Jaké jsou přípravné činnosti v rámci Rapid Prototyping?

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... ....................................................

4

Minos++


15. Uveďte alespoň 4 operace, které jsou možné během přípravné činnosti v rámci Rapid Prototyping.

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... 16. Co jsou to vyztužovací podpěry a k čemu jsou určené?

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... 17. Co je to Rapid Prototyping (rychlé vytváření prototypů)?

.................................................... .................................................... .................................................... 18. Jak se odlišuje technologie Rapid Prototyping od konvenční?

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... ....................................................

5

Minos++


19. Jaké je hlavní využití modelů vyrobených technologií Rapid Prototyping?

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... 20. Jak se využívají prototypy při tradičním konstrukčním procesu?

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... ....................................................

21. Jak se využívají prototypy při koncepci Concurrent engineering?

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... ....................................................

6

Minos++

Minos++


22. Jak se využívají prototypy při koncepci Rapid Engineering?

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... ....................................................

23. Jak se dají rozdělit metody vytváření prototypů?

.................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... 24. Co bychom měli vzít do úvahy při rozhodování o použití modelu prototypu?

.................................................... .................................................... ....................................................

7

Minos++


25. Klasifikujte RP metody s ohledem na použité postupy a materiály.

26. Co je to Rapid Tooling?

.................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. 27. Jaké materiály mohou být použity u technologie Rapid Prototyping?

.................................................. .................................................. .................................................. 28. Jaké jsou hlavní výhody technologie Rapid Prototyping?

.................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. ..................................................

8


29. Jaké jsou hlavní nevýhody technologie Rapid Prototyping?

.................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. 30. Jak může být charakterizována stereolitografie?

.................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. 31. Jakým způsobem můžeme charakterizovat Selektivní laserové spékání (SLS)?

.................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. 32. Jak lze charakterizovat technologii Selektivního laserového tavení (SLM)?

.................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. ..................................................

9

Minos++


33. Uveďte alespoň 3 technologie, které používají kovový prášek jako surový materiál.

.................................................. .................................................. .................................................. .................................................. 34. Čím se odlišuje technologie Electron Beam Melting od ostatních technologií používajících kovový prášek?

.................................................. .................................................. 35. Jak můžete charakterizovat technologii Laminated Object Manufacturing (LOM)?

.................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. 36. Jak můžete charakterizovat technologii tvorby modelu postupným nanášením roztaveného materiálu (FDM – Fused Deposition Modeling)?

.................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. ..................................................

10

Minos++


37. Jak můžete charakterizovat technologii trojrozměrného tištění (3DP)?

.................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. 38. Co rozumíte pod pojmem Reverse Engineering?

.................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. 39. Uveďte 2 příklady využití zpětného inženýrství v průmyslu.

.................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. ..................................................

11

Minos++


40. Jakým způsobem může zpětné inženýrství pomoci s vývojem výrobku konstruovaného stylisty?

.................................................. .................................................. .................................................. 41. Je možné u nového výrobku vycházet z geometrie existujícího objektu? Vysvětlete.

.................................................. .................................................. .................................................. 42. Jak lze pomocí metody zpětného inženýrství vyhodnotit geometrickou přesnost výrobku?

.................................................. .................................................. .................................................. 43. Jaké jsou dvě základní rozdělení digitalizačních metod?

.................................................. .................................................. .................................................. 44. Kdy je smysluplné použít destruktivní metodu digitalizace?

.................................................. .................................................. .................................................. 45. Které metody zpětného inženýrství umožňují sledování vnitřní struktury objektu?

.................................................. .................................................. .................................................. 46. Charakterizujte process destruktivního skenování.

.................................................. .................................................. ..................................................

12

Minos++


47. Co je to kontaktní skenování?

.................................................. .................................................. .................................................. 48. Jaké jsou nevýhody kontaktního skenování?

.................................................. .................................................. .................................................. 49. Která digitalizační metoda je nejrychlejší?

.................................................. .................................................. .................................................. 50. Co je typickým výsledkem digitalizace pomocí metod reverzního inženýrství?

.................................................. .................................................. ..................................................

51. Vyjmenujte metody založené na optických bodech.

.................................................. .................................................. ..................................................

13

Minos++


52. Jakým způsobem dostanete povrch modelu ve formě trojúhelníkové sítě?

.................................................. .................................................. ..................................................

53. Charakterizujte měřící možnosti kontaktních skenerů.

.................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. 54. Jaké jsou výhody měřících ramen oproti ostatním digitalizačním zařízením? Kdy je smysluplné použití ramen?

.................................................. .................................................. .................................................. 55. Které otázky je potřeba zvážit, když se plánuje digitalizace?

.................................................. .................................................. .................................................. 56. Kdy je trojúhelníková síť dostatečným výsledkem rekonstrukce?

.................................................. .................................................. .................................................. 57. Co může být výsledkem rekonstrukce typického procesu reverzního inženýrství?

.................................................. .................................................. ..................................................

14

Minos++

Mechatronika Modul 9: Rychlé vytváření prototypů Řešení (koncept) Dr. Ing. Bogdan Dybała, Dr. Ing. Tomasz Boratyński Dr. Ing. Jacek Czajka Dr. Ing. Tomasz Będza Dr. Ing. Mariusz Frankiewicz Ing. Tomasz Kurzynowski University of Wroclaw, Poland


Rychlé vytváření prototypů - Příručka pro učitele

1.

Co je to CAD? CAD je zkratka pro “Computer Aided Design”. Tento typ softwaru umožňuje konstrukci prvků s mnoha detaily, nebo inženýrem navrženého zařízení. CAD systémy podporují proces konstrukce a navrhování, používají se pro skicování a geometrické modelování.

2.

Co je to geometrické modelování? Geometrické modelování je technika, která se používá pro rýsování tvarů určitého předmětu. CAD systémy umožňují jak vylepšit proces navrhování, tak zkrátit dobu potřebnou k vývoji výrobku.

3.

Jak lze zrychlit konstruování? CAD systémy obsahují knihovny předem připravených objektů (šrouby, ložiska, klíny, atd.), které lze použít při projekční práci. Konstruktér tedy nemusí používat různé druhy katalogů, když hledá určitý prvek. Může ho najít v základní galerii, nebo pro svůj návrh dodatečně stáhnout jeho 3D model.

4.

Jaké jsou hlavní rysy CAD systémů? Hlavními rysy CAD systému jsou:

5.

• geometrické modelování objektu, • vytváření a upravování konstrukční dokumentace • ukládání a uchovávání dokumentace v elektronické podobě – jako soubory i jako databáze, • výměna dat s jinými systémy, • vytváření trojdimenzionálních projektů vytvořených prvků, • vytváření kreseb konstrukce z několika samostatných prvků, • spolupráce mnoha lidí na jediném projektu, • automatické aktualizace všech kreseb konstrukce při změně jedné z nich, • automatický odhad nákladů, spolupráce se skladištěm, atd. Jaké jsou výhody používání CAD systémů? Výhody používání CAD systémů: • možnost určit optimální řešení, • zlepšení kvality získaného řešení (precizní matematické modely (CAD 3D)), • projektant je zbaven časově náročné a většinou nudné práce (skicování, výpočty), • více možností zužitkování existujících návrhářských řešení díky počítačovým databázím stávajících norem a katalogů • možnost simulovat chování navrženého předmětu za různých podmínek již ve fázi navrhování.

1

Minos++

Minos++


6.

Jaké jsou fáze konstrukčního procesu u CAD systému? CAD proces se skládá z 6 fází: • • • • • •

7.

rozpoznání potřeb, definování problému, syntéza, analýza a optimalizace, evaluace, prezentace.

Vyjmenuj typy modelů u CAD. U CAD se používají dva druhy geometrických modelů: • plochý – využívá obrysů • prostorový – využívá trojrozměrných prvků

8.

9.

Co je to STL? STL ‐ Standard Triangulation Language – je základním formátem užívaným pro výměnu dat u procesů rychlého vytváření prototypů. Hlavním úkolem zmíněného formátu je přenos CAD 3D modelů do přístrojů pro rychlé vytváření prototypů. V současné době nabízí většina CAD/CAM programů možnost uložit model ve formátu STL, který mohou přečíst téměř všechny systémy Rychlého vytváření prototypů. Jak je tvořen STL model (obrázek vám může napovědět)? STL je tvořen rejstříky trojúhelníkových ploch, kterým se také říká trojúhelníková mřížka. Můžeme ji definovat jako soubor vrcholů, hran a trojúhelníků, navzájem spojených tak, že každá hrana a každý vrchol jsou sdíleny minimálně dvěma přiléhajícími trojúhelníky (pravidlo “vrchol k vrcholu”). Jinými slovy, trojúhelníková síť aproximací přibližně vyjadřuje plochy 3D modelu, uloženého ve formátu STL. Toto vyjádření ovšem vynechává prvky, jako jsou body, přímky, křivky, vrstvy a barvy.

2


10. Co nám říká pravidlo “vrchol k vrcholu”? Verze 1 Každá hrana a každý vrchol jsou sdíleny minimálně dvěma přiléhajícími trojúhelníky. Verze 2 Každý trojúhelník musí sdílet dva vrcholy se sousedními trojúhelníky a žádný vrchol trojúhelníku nesmí ležet na straně jiného trojúhelníku.

Aby bylo pravidlo „vrchol‐k‐vrcholu“ splněno, trojúhelník 1 by měl být rozdělen do dvou trojúhelníků, jak je znázorněno na obrázku „b“, nebo by se měly trojúhelníky 2 a 3 spojit jako na obrázku „c“. 11. Jaké parametry popisují trojúhelníkovou plochu? Trojúhelníková plocha je popsána souřadnicemi X, Y, Z pro každý vrchol a normálovým vektorem, směřujícím pryč od dané plochy a ven z modelu.

3

Minos++


12. Jak lze v STL určit orientaci trojúhelníku? 1. Podle normálového vektoru, který směřuje ven. 2. Pozorujeme‐li model z vnější strany, vrcholy jsou označeny v protisměru hodinových ručiček (dnes běžná metoda).

Na výše uvedeném obrázku jsou znázorněny dvě trojúhelníkové plochy. Plocha na levé straně je otočena vnitřní stranou nahoru, což je vyznačeno uspořádáním označení vrcholů ve směru hodinových ručiček a směrem normálového vektoru. V případě trojúhelníku napravo je tomu naopak, zde vidíme vnější stranu modelu. 13. Jaké jsou nejčastější chyby a defekty STL formátu? • Nekompatibilita s pravidlem vrchol‐k‐vrcholu • Variabilita (netěsnost) • „Degenerované“ plochy • Chyby v modelech • Nadbytečnost 14. Jaké jsou přípravné činnosti v rámci Rapid Prototyping? CAD modelu exprotovaný do STL formátu by se měl připravit na výrobní proces v jednom ze zařízení na rychlé vytváření prototypů. Přípravné činnosti se mohou provádět v jednom z programů určených pro toto použití, což umožňuje zpracování STL souborů.

4

Minos++


15. Uveďte alespoň 4 operace, které jsou možné během přípravné činnosti v rámci Rapid Prototyping. • Vizualizace, možnost provádění měření, zpracování *.stl modelu, • Opravování *.stl souborů, ořezávání ploch, zjišťování dvojitých trojúhelníků, • Příprava průřezů STL souborů, děr (děrování), natahování ploch, vytváření retroverzí, • Booleovské operace, redukce trojúhelníků, vyhlazování, přidávání textu nebo označení (znaků), • Detekce kolize, • Barvení STL souborů, • Rozdělování modelů do vrstev, • Generování podpůrných konstrukcí. 16. Co jsou to vyztužovací podpěry a k čemu jsou určené? Vyztužovací podpěry jsou určeny pro zařízení založená na práškových materiálech (kovy, keramika, sádra, apod.). Podpěry jsou, v těchto technologiích, potřebné k zajištění stability při vyjímání vyrobených součástek u některých technik, stejně jako k vyztužení vytvořených počátečních vrstev, aby se při nanášení další vrstvy práškového materiálu předtím vytvořená vrstva a výztuhy vyčnívajících součástí modelu nepoškodily. 17. Co je to Rapid Prototyping (rychlé vytváření prototypů)? Technologie rychlého vytváření prototypů se uplatňují ve výrobě fyzických modelů s použitím RP zařízení přímo z matematického modelu definovaného v CAD 3D systému.

18. Jak se odlišuje technologie Rapid Prototyping od konvenční? Všechny metody jsou si navzájem podobné a jsou založeny na rostoucí (bezodpadové) výrobě modelů. Naprosto se tedy liší od klasických metod výroby fyzických modelů (soustružením, frézováním, apod.), kde se tvarování objektů provádí prostřednictvím mechanického odstraňování materiálu (odpadové zpracovávání). Vytváření modelů pomocí RP technik, kde je každá následující vrstva přesným odrazem sekce modelu v určité rovině, se zakládá na přidávání vrstveného materiálu.

5

Minos++


19. Jaké je hlavní využití modelů vyrobených technologií Rapid Prototyping? Prototypické modely slouží k provádění prvních odolnostních, bezpečnostních, montážních, přepravních a jiných testů. Nejsou pouze průkazním materiálem v obchodních, technických a marketingových jednáních, ale také jsou většinou mnohem vítanější a snadněji vnímané než standardní 2D nákresy. Lepší pochopení koncepce vede k šetření jak času, tak peněz. 20. Jak se využívají prototypy při tradičním konstrukčním procesu? Při tradičním projektování se prototyp vytvoří v úplně poslední fázi vývoje produktu, brzy poté, co se stanoví řešení, zvolí se materiály a dokončí se analýza společně s výběrem konečné varianty. Takovým prototypem je obvykle nákres konečného produktu, podléhající funkčním testům, které mají poskytnout informace ohledně případných technických a technologických úprav, stejně jako ohledně rozsahu, v němž lze vybrat exploatační parametry, a toho, jak by se výrobek měl používat.

21. Jak se využívají prototypy při koncepci Concurrent engineering? Projektování a vyvíjení produktu podle koncepce simultánního konstruování (též nazývané paralelní nebo konkurentní inženýrství) s sebou nenese žádné speciální efekty, pokud jde o fázi vytváření prvního prototypu. V projektové fázi této metody pouze šetříme čas díky paralelnímu vývoji produktu prováděnému meziodvětvovým týmem projektantů, který pracuje v integrovaném síťovém prostředí CAx systémů. Produkt se vyvíjí souběžně v oblastech konstrukce, technologie, plánování výrobního postupu a zásobování materiály nebo polohotovými artikly. Práce týmu projektantů se zakládá na jednotlivých úkolech a provádí se v souladu se stanoveným realizačním plánem projektu. Takový tým má také na starosti porady týkající se změn a úprav v projektové dokumentaci. První prototyp se vytvoří podobně jako v případě tradičního postupu – po zvolení konečného konstrukčního řešení.

6

Minos++


22. Jak se využívají prototypy při koncepci Rapid Engineering? Rychlé konstruování projektantovi umožňuje vytvářet různé druhy fyzických modelů, které mají podle jeho potřeb prototypické vlastnosti. Takový způsob projektování umožňuje výrobu prototypů ve všech fázích vývoje produktu, od nápadu a koncepce přes úpravy až po konečné řešení. Virtuální geometrický model CAD 3D je nezbytnou podmínkou vytvoření prototypu.

23. Jak se dají rozdělit metody vytváření prototypů? V současné době se metody využívané ve vytváření prototypů dají rozdělit s ohledem na způsob, jakým se model vytváří, přesnost provedení, stav agregace/použité materiály, nebo konečně s ohledem na uplatnění modelu. Modely lze rovněž rozdělit s ohledem na jejich použití, jako například: • ty, které přibližně odrážejí podobu hotového výrobku a zajišťují předběžné ověření tvaru nebo rozměrů, • funkční – sestávající z některých parametrů přibližných nebo identických s parametry příslušného produktu a umožňující představení potenciálního produktu, • hotové součástky vyrobené s použitím RP metod coby řada vzorků, které mají všechny parametry charakteristické pro daný produkt. 24. Co bychom měli vzít do úvahy při rozhodování o použití modelu prototypu? Při určování použití našeho modelu bychom měli zvolit jednu z dostupných metod, stejně jako uvážit materiál (plast, papír, kov, keramický materiál), rozměry, přesnost provedení, konstrukci modelu a výrobní náklady.

7

Minos++

Minos++


25. Klasifikujte RP metody s ohledem na použité postupy a materiály.

26. Co je to Rapid Tooling? Rapid Tooling (RT) znamená rychlé vytváření nástrojů. RP techniky se často spojují s RT technikami. Podobně jako v případě RP technik, i zde můžeme rozlišovat mezi mnoha výrobními a aplikačními metodami či technikami tohoto druhu. Kromě toho mají výše zmíněné techniky sloužit k dalšímu vývoji produktů (přiřazování vlastností hotového produktu, jako například: aplikace náležitých materiálů, barvy, textury, apod. na vzorové modely s použitím RP metod), a také mají za úkol vytvářet speciální typy nástrojů na výrobu nových artiklů v malých sériích. 27. Jaké materiály mohou být použity u technologie Rapid Prototyping? V současné době lze pomocí metod rychlého vytváření prototypů zpracovat následující materiály: fotopolymery, vosk, plast, nylon, keramické materiály, dřevěné materiály, papír nebo dokonce i kovový prášek. 28. Jaké jsou hlavní výhody technologie Rapid Prototyping? • rychlé vytváření fyzických modelů, • modelová součástka je k dispozici dokonce i během vypracovávání konstrukce, • jsou obzvláště vhodné v následujících situacích: ¾ součástky komplikované geometrie (většinou pro vnitřní obrysy) ¾ plochy volných tvarů. • nízké náklady na realizaci ve srovnání s jinými metodami (frézování, soustružení, apod.), zejména pokud se jedná o nízký počet artiklů, • možnost využít různé metody v rozsahu celého řetězce procesů (rychlé konstruování)

8


29. Jaké jsou hlavní nevýhody technologie Rapid Prototyping? • omezené rozměry vyráběných objektů, • omezený výběr materiálu, • součástky splňují mechanické požadavky pouze v omezeném rozsahu, • omezená přesnost (přibližně +/‐ 0,1mm), zatímco kvalita povrchu je podmíněna použitou technikou provedení, • velice často je zapotřebí dodatečné vyhlazení. 30. Jak může být charakterizována stereolitografie? Stereolitografie zahrnuje tvrzení epoxidové nebo akrylové pryskyřice prováděné laserem s nízkým výkonem. Zatímco se model vyrábí, laserový paprsek se pohybuje přes povrch tekuté foto‐tvrditelné pryskyřice podle obrysů dané vrstvy. Fotopolymerizace, jinými slovy vytvrzování, se objevuje v místě, kde se pryskyřice ozařuje ultrafialovým paprskem. Po jejím vytvoření se pracovní deska spustí přesně o hodnotu nastavené vrstvy. Přesně v tom okamžiku pryskyřice vyteče na spuštěný model a vytvoří další vrstvu nezbytnou k fotopolymerizaci. 31. Jakým způsobem můžeme charakterizovat Selektivní laserové spékání (SLS)? Selektivní laserové spékání – SLS, představuje ztužení vrstev práškového materiálu v určitých místech své plochy prostřednictvím spékání prachových zrn pomocí zaměřeného a dozadu ohnutého laserového paprsku. V pracovní komoře se pomocí válečku pokládá tenká vrstva tohoto prášku (obvykle o tloušťce 0,02‐0,2 mm), ve válci u posouvací plošiny (osa Z). Pak laserový paprsek o relativně vysokém výkonu, ovládaný scannerem v rovině X‐Y, provede selektivní spojení prášku v místě stanoveném geometrií určitého příčného řezu konstruovaného modelu, pod podmínkou, že záření tohoto laserového paprsku je regulováno tak, aby tavení prášku probíhalo pouze na jednom. 32. Jak lze charakterizovat technologii Selektivního laserového tavení (SLM)? Selektivní laserové tavení zahrnuje selektivní (lokální) tavení kovového (rovněž keramického) prášku pomocí koncentrovaného laserového paprsku, vrstvu po vrstvě, dokud není vytvořen kompletní model. Jednotlivé vrstvy modelu se získají vyrovnáním tenké vrstvy kovového prášku a jeho lokálním natavením pomocí laseru. Kovový prášek je pokládán z pohyblivého zásobníku s nanášecím břitem (pro hladké vyrovnání vrstvy prášku). Po natavení první vrstvy modelu je základní deska s modelem snížena u určený krok (tloušťku vrstvy), posléze je nanesena další vrstva prášku, laser nataví tuto vrstvu a základní deska opět popojede dolů.

9

Minos++


33. Uveďte alespoň 3 technologie, které používají kovový prášek jako surový materiál. • Selektivní laserové tavení (SLM ‐ Selective Laser Melting) • Přímé laserové spékání kovů (DMLS ‐ Direct Metal Laser Sintering) • Tavení elektronovým paprskem (EBM ‐ Electron Beam Melting) • Selektivní laserové spékání (SLS ‐ Selective Laser Sintering) 34. Čím se odlišuje technologie Electron Beam Melting od ostatních technologií používajících kovový prášek? U EBM technologie se používá pro tavení prášku elektronový paprsek. U ostatních technologií (např. SLM) je zdrojem energie laser. 35. Jak můžete charakterizovat technologii Laminated Object Manufacturing (LOM)? Technologie LOM je založena na pokládání materiálu, který je ve formě fólie, na jednu hromadu a slepování jednotlivých vrstev prostřednictvím laseru nebo zahřátého válečku. Vstupní materiál se může rozprostřít z válečku nebo může být ve formě listů. Je pokryt (na spodní části) lepidlem. První vrstva fólie se položí na hladký podklad. Poté se v určité vrstvě fólie vyřízne tvar vhodný pro konkrétní příčný řez produktu. Provede se to prostřednictvím laseru nebo, v některých variacích LOM také zkráceně nazývaných SAHP, s pomocí číslicově řízeného řezného nástroje. Po vyříznutí tvaru se hromada zmenší o tloušťku další vrstvy, a další vrstva se položí na vrstvu předtím přidanou. Stlačí se na spodní vrstvu pomocí zahřátého válečku, a v následující fázi se na povrchové vrstvě vyřízne tvar příčného řezu, který je tentokrát vhodný pro novou vrstvu budoucího produktu. Tento cyklus se opakuje, dokud se nevytvoří celý model. Zbývající materiál, který se nachází mimo tvar příčného řezu, se nařízne. Usnadní se tak jeho odstranění po dokončení výroby modelu. V průběhu vytváření modelu slouží jako podpůrná konstrukce pro další vrstvu. 36. Jak můžete charakterizovat technologii tvorby modelu postupným nanášením roztaveného materiálu (FDM – Fused Deposition Modeling)? FDM je založena na nanášení po sobě jdoucích vrstev z termoplastického vlákna, které prochází termálními hlavami. V případě, kdy konstrukce vytvářeného modelu vyžaduje podpěru, v každé vrstvě je kromě příslušného obrysu modelu poskytnut materiál pro vystavění takové podpěry. Ty materiály na konstrukci modelu a podpěry se pokládají ve formě vlákna navinutého na kotouči v zadní části zařízení. Poté se vlákna rozvinou a přesunou k hlavě; pak se zahřejí na teplotu přibližně o 1°C vyšší, než je teplota tavení kovů, aby se docílilo polokapalného stavu, a nanesou se ve formě vrstvy, která rychle ztuhne a spojí se s předchozí vrstvou, a tak vznikne podklad pro všechny následující vrstvy. Hlavy se pohybují v rovině X-Y, zatímco pěněná rovina, na níž je model umístěn, se pohybuje po směru osy Z vždy o stanovenou hodnotu po vytvoření každé vrstvy.

10

Minos++


37. Jak můžete charakterizovat technologii trojrozměrného tištění (3DP)? Prostorové trojrozměrné tištění je v zásadě založeno na vytváření produktu přidáváním po sobě následujících vrstev materiálu. K realizaci této metody se využívá přístroj, jehož provedení obsahuje jednotku modifikovaných tiskových trysek podobných těm, které se používají v tryskových tiskárnách. Tyto trysky jsou připevněny k mobilnímu nosiči, který se pohybuje na ose X‐Y, a připojeny k nádobě, v níž je uloženo palivo. Konstrukce navíc obsahuje dvě mobilní plošiny umístěné v komorách. Jedna komora se používá ke konstrukci modelu a ve druhé je uložen stavební materiál na model ve formě prášku. Mobilní váleček se používá k posunování konstrukčního materiálu z plošiny úložné komory k plošině konstrukční komory. Konstrukce modelu spočívá v tištění spojovacího materiálu na vrstvu konstrukčního materiálu. V počáteční fázi výroby produktu se plošina komory skladující konstrukční materiál posune směrem dolů a plošina používaná k tvoření modelu se posune směrem nahoru. V průběhu výroby produktu se pozice plošin změní. Během výroby mobilní váleček nanáší práškový konstrukční materiál na povrch plošiny a rozprostírá ho tak, aby byla tloušťka vrstvy adekvátní a povrch rovný. Poté tiskové trysky nanesou vrstvu kapalného pojiva na připravenou vrstvu prášku. Spojovací materiál se dávkuje přesně v těch místech, která odpovídají tvaru příčného řezu dané vrstvy produktu. Poskytnuté pojivo spojuje konstrukční materiál, a tak se získá první vrstva produktu. Oddělený prášek vytváří podpůrnou konstrukci, což je veliká výhoda, protože není potřeba konstruovat a stavět umělé podpěry. Poté plošina komory, na níž se produkt vyrábí, klesne o vzdálenost odpovídající tloušťce další vrstvy a plošina v komoře skladující materiál stoupne, a tak umožní dávkování další „porce“ prášku. Mobilní váleček rozprostře a vyrovná prášek na povrchu vytvořeném předtím jednotlivými vrstvami. V následující fázi tiskové trysky nanesou na vhodná místa spojovací materiál. V důsledku spojení prášku s pojivem se vytvoří další vrstva a zároveň pojivo způsobí splynutí nové vrstvy spojeného prášku s již vytvořenou vrstvou. Stejným způsobem se realizují následující fáze konstrukce modelu, dokud se nezíská celý produkt. 38. Co rozumíte pod pojmem Reverse Engineering? Zpětné (rovněž označováno reverzní) inženýrství (anglická zkratka RE – “Reverse Engineering”) je technologie, která umožňuje znovu objevit konstrukční pravidla již existujících předmětů. Slouží k určení hypotéz, podle nichž byl předmět navržen a vyroben. Ve výrobním průmyslu obvykle zahrnuje rekonstrukci geometrie výrobku, způsobu fungování, a někdy také materiálů, které byly použity na jeho výrobu. 39. Uveďte 2 příklady využití zpětného inženýrství v průmyslu. • zavádění změn do prototypů již vyrobených prvků • vyvíjení výrobních postupů založených na jedinečných výrobcích • kontrola jakosti u výrobních procesů • obnovení či tvorba dokumentace daného výrobku

11

Minos++


40. Jakým způsobem může zpětné inženýrství pomoci s vývojem výrobku konstruovaného stylisty? Model výrobku se připraví ze sádry, z hlíny nebo ze dřeva. Dalšími kroky jsou digitalizace do počítačového modelu, vytváření technické dokumentace a zahájení výroby. 41. Je možné u nového výrobku vycházet z geometrie existujícího objektu? Vysvětlete. Ano, u zpětného inženýrství můžeme digitalizovat fyzický object, a na základě těchto dat vyvíjet nový výrobek, který bude vycházet z tohoto tvaru. 42. Jak lze pomocí metody zpětného inženýrství vyhodnotit geometrickou přesnost výrobku? Vyhodnocení geometrické přesnosti výrobku pomocí zpětného inženýrství je založeno na digitalizaci vyrobeného produktu a porovnání takto získaných dat s počítačovým modelem výrobku. 43. Jaké jsou dvě základní rozdělení digitalizačních metod? Podle stavu zkoumaného předmětu po ukončení procesu digitalizace se metody měření rozdělují na destruktivní a nedestruktivní, a s ohledem na typ vzájemné interakce mezi měřícím zařízením a předmětem se dále dělí na metody kontaktní (mechanické) a nekontaktní. 44. Kdy je smysluplné použít destruktivní metodu digitalizace? Destruktivní skenování používáme v případě, kdy potřebujeme znát vnitřní strukturu objektu a je přitom možno měřený objekt zničit. 45. Které metody zpětného inženýrství umožňují sledování vnitřní struktury objektu? Sledování vnitřní struktury objektu je možné pomocí destruktivního skenování, metod využívajících rentgenové záření (počítačová tomografie), elektromagnetického vlnění (magnetická resonance) a ultrazvuku (ultrasonograf). 46. Charakterizujte process destruktivního skenování. Destruktivní skenování je založeno na cyklickém řezání tenké vrstvy objektu a fotografování odkryté plochy. Tloušťka této vrstvy se zvolí dříve za účelem dosažení vyhovující přesnosti. Trojrozměrný model objektu se vytvoří na základě sady fotografií znázorňujících po sobě následující vrstvy příčného řezu.

12

Minos++


47. Co je to kontaktní skenování? Kontaktní skenování je založeno na vedení sondy po povrchu předmětu a zaznamenávání souřadnic po sobě jdoucích bodů, které jsou od sebe vzdáleny o přednastavený interval. Tímto způsobem se vytvoří digitální obraz povrchu předmětu v podobě bodového mraku. 48. Jaké jsou nevýhody kontaktního skenování? Kontaktní skenování má jednu zásadní nevýhodu, kterou je nemožnost digitalizace předmětů, vyrobených z měkkých materiálů, např. z gumy. 49. Která digitalizační metoda je nejrychlejší? Nejefektivnější řešením z časového hlediska je současně probíhající digitalizace celé dostupné plochy předmětu, což je možné s pomocí zařízení používajících strukturální světlo. 50. Co je typickým výsledkem digitalizace pomocí metod reverzního inženýrství? Bodový mrak:

51. Vyjmenujte metody založené na optických bodech. • Metoda měření vzdálenosti • Laserový radar • Laserová triangulace založená na bodech

13

Minos++


52. Jakým způsobem dostanete povrch modelu ve formě trojúhelníkové sítě? Je to možné prostřednictvím poligonizace bodového mraku:

53. Charakterizujte měřící možnosti kontaktních skenerů. Kontaktní scannery mohou měření ploch provádět různými způsoby, počínaje jednoduchými geometrickými měřeními (délka, průměr, úhel, atd.) přes 2D skenování zvolené plochy, až po 3D skenování, které se uskutečňuje několika způsoby (podél osy X, podél osy Y, pod jakýmkoliv úhlem nebo paprskovitě). Kromě toho je možné provést digitalizaci v manuálním režimu, který je založen na ručním vedení sondy po povrchu předmětu. 54. Jaké jsou výhody měřících ramen oproti ostatním digitalizačním zařízením? Kdy je smysluplné použití ramen? Hlavní výhodou měřících ramen, kromě jejich relativně nízké ceny ve srovnání s ostatními systémy, je jejich pohyblivost. Lze je využít ve všech případech, kdy by převoz předmětu do měřící laboratoře nebyl možný. 55. Které otázky je potřeba zvážit, když se plánuje digitalizace? Prvním krokem 3D digitalizace je plánování procesu, jehož úkolem je zvolit měřicí vybavení, způsob měření a formu výstupních dat, rozvinout měřicí strategie, stejně jako nastavit digitalizační parametry. 56. Kdy je trojúhelníková síť dostatečným výsledkem rekonstrukce? Trojúhelníková síť je forma dat, která umožňuje vizualizaci objektu např. pomocí systému virtuální reality a dále výrobu repliky objektu. 57. Co může být výsledkem rekonstrukce typického procesu reverzního inženýrství? Obvykle je to NURBS model (model neomezených ploch).

14

Minos++

Mechatronika Modul 9: Rychlé vytváření prototypů

Recommend Documents