7 Nove Tehnologije

7. Nove tehnologije

7.1 Osnove novih tehnologija....................................................................................................17.1.1 Organizacija proizvodnje.........................................................................................................17.1.2 Postupci novih tehnologija......................................................................................................2

7.2 Brza proizvodnja..................................................................................................................27.2.1 Obradni sustavi........................................................................................................................27.2.2 Obrade velikim brzinama........................................................................................................27.2.3 Postupci odvajanja čestica.......................................................................................................37.2.4 Brza izrada prototipova...........................................................................................................37.2.5 Brza izrada alata....................................................................................................................147.2.6 Reverzno inženjerstvo...........................................................................................................16

7.3 Mikro proizvodnja.............................................................................................................177.3.1 Oblikovanje odvajanjem čestica............................................................................................177.3.2 Nano tehnologija....................................................................................................................177.3.3 Mikro elektronički elementi i sustavi....................................................................................187.3.4 Mikro elektro mehanički elementi i sustavi..........................................................................18

7.4 Procesi proizvodnje novih tehnologija...............................................................................197.4.1 Usporedba novih tehnologija.................................................................................................197.4.2 Greške novih tehnologija.......................................................................................................19

Literatura..................................................................................................................................19

Slika S-01.1 Proizvodi novih tehnologija

7.1 Osnove novih tehnologija

7.1.1 Organizacija proizvodnje Vrijeme do tržišta (Time to Market) – u fazi razvoja proizvoda izraženi su uvjeti:

nedorečeni ili brzo promjenjivi zahtjevi korisnika

zahtjevi vezani uz okoliš

kraći životni vijek proizvoda

niže cijene i stalni pritisak na troškove

zakonska ograničenja

Kašnjenje u tržišnoj zrelosti ("Market Maturity") proizvoda dovodi do neproporcionalno manjeg profita u usporedbi s troškovnim faktorima.

01. Uvod II 2

7.1.2 Postupci novih tehnologija

7.2 Brza proizvodnja

7.2.1 Obradni sustavi

7.2.2 Obrade velikim brzinama

7.2.3 Postupci odvajanja čestica U postupke obrade komada odvajanjem čestica spadaju:

kemijsko odvajanje čestica

elektrokemijsko odvajanje čestica

odvajanje čestica električnim izbojima

odvajanje čestica električnim izbojima sa žicom

odvajanje čestica zrakama lasera

odvajanje čestica mlazom elektrona

sječenje lukom plazme

odvajanje čestica ultrazvukom

odvajanje čestica mlazom vode

odvajanje čestica mlazom abraziva

7.2.4 Brza izrada prototipova Često se i 25% vremena razvoja proizvoda utroši na izradu prototipova.

smanjenje vremena razvoja poticano stalnim inovacijama i tržišnom borbom veća složenost proizvoda potreba za stvarnim modelima (unatoč velikih mogućnosti "prividne stvarnosti" –

"Virtual Reality") procjena oblika i dimenzija, određivanje funkcionalnosti, ergonomske studije, izrada uzoraka za kupca, fotografiranje proizvoda u marketinške svrhe, testiranje u zračnim tunelima

konvencionalna izrada modela je vremenski zahtjevna i često iziskuje veliki udio ručnog rada (vještine)

Rješenje: mobilizacija mogućih ušteda u vremenu i cijeni razvojem tehnika za generativnu izradu prototipova i proizvoda izravno iz CAD podataka.

Osnovna je ideja brzih izrada:

3 Strojarska tehnologija II

Brza izrada prototipova (RP – Rapid Prototyping) –izrada modela na temelju 3D CAD podataka, računalne tomografije ili na temelju podataka dobivenih digitaliziranjem.

Brza izrada alata (RT – Rapid Tooling) – izrada složenih alata, kalupa i oblika koji se potom koriste za izradu gotovih dijelova.

Brza proizvodnja (RM – Rapid Manufacturing) – tehnologija brze izrade prototipova se koriste za izradu proizvoda.

Integracija brze izrade prototipova i proizvoda (RP&M – Rapid Prototyping and Manufacturing) podrazumijeva primjenu računala i odgovarajućih CAx aplikacija u svim fazama razvoja proizvoda i proizvodnje.

Oblikovanje u tekućinama

Oblikovanje s prahovima

Oblikovanje s krutinama

1. Model se oblikuje uz korištenje pogodnog softvera (npr. I-DEAS, Catia, Solidworks, Pro/Engineer).

2. Dobivena datoteka modela se konvertira u stl format.

3. Prototip se izrađuje slaganjem slojeva odozdo na gore.

4. Nakon formiranja komada s njega se uklanja višak materijala, te se brusi ili polira kako bi se dobila željena kvaliteta površine.

01. Uvod II 4

Kod nekih se proizvoda serije kreću do nekoliko stotina, nekoliko tisuća, a u posljednje vrijeme i nekoliko desetaka tisuća.

Tehnologije brze izrade su ekonomičnije od usporedivih konvencionalnih kada je: oblik prototipa složeniji manjih dimenzija potrebno izraditi vrlo složene oblike u vrlo kratkom vremenu

Područja su primjene: vizualizacija dizajna provjera oblika i sklapanja funkcionalni prototipovi izrada alata proizvodnja


(a) stereolithography model of cellular phone, (b) parts form fused-deposition modeling, (c) parts form three-dimensional printing

Slika S-01.1 Dijelovi izrađeni postupkom brze izrade prototipova

01. Uvod II 6

Stereolitografija

The computational steps in producing a stereolithography file. (a) Three-dimensional description of each part. (b) The part is divided into slices (only one in 10 is shown). (c) Support material is planned. (d) A set of tool directions is determined to manufacture each slice. Also shown is the extruder path at section A-A from (c) for a fused-deposition-modeling operation.

(a) Schematic illustration of the fused-deposition-modeling process. (b) The FDM 5000, a fused-deposition-modeling machine. Source: Courtesy of Stratysis, Inc.


a) A part with a protruding section which requires support material. (b) Common support structures used in rapid-prototyping machines. Source: P. F. Jacobs, Rapid Prototyping & Manufacturing: Fundamentals of Stereolithography. Society of Manufacturing Engineers, 1992.

Manufacturing steps for investment casting that uses rapid-prototyped wax parts as blanks. This method uses a flask for the investment, but a shell method also can be used.

Stereolitografija

Schematic illustration of the stereolithography process

01. Uvod II 8


Selektivno lasersko sinteriranje

Schematic illustration of the selective-laser-sintering process.

01. Uvod II 10

Proizvodnja laminarnih izradaka

(a) Schematic illustration of the laminated-object-manufacturing process. (b) Crankshaft-part examples made by LOM.


01. Uvod II 12

Taloženje rastaljenog materijala


3D printanje

Schematic illustration of the three-dimensional-printing process.

Three-dimensional-printing using (a) part-build, (b) sinter, and (c) infiltration steps to produce metal parts. (d) An example of a bronze-infiltrated stainless-steel part produced through three-dimensional printing.

A fitting required for a helicopter fuselage. (a) CAD representation with added dimensions. (b) Dies produced by three-dimensional printing. (c) Final forged workpiece.

01. Uvod II 14

7.2.5 Brza izrada alata


Oblikovanje sinteriranjem

Oblikovanje laminirnjem

Proizvodnja laminarnih izradaka

Taloženje rastaljenog materijala

3D printanje

01. Uvod II 16

7.2.6 Reverzno inženjerstvo

Digitalizacija originala

Zadaća je reverzibilnog inženjerstva (RE – Reverse Engineering) umnožavanje postojećeg dijela, sklopa ili cijelog proizvoda, kada crteži, tehnička dokumentacija ili računarski model. nisu dostupni.

Pogodnom hardverskom opremom i softverom se prikupljaju podaci o aktualnom objektu i obradom podataka dobiva CAD model.

Većina sustava za digitalizaciju 3D objekata radi s oblakom točaka. Posebni algoritmi se koriste za kreiranje mreže poligona nad ovim oblakom točaka, ali takvi poligonalni modeli nisu pogodni za daljnji rad u CAD sustavima.

Zato je često potrebno pretvoriti poligone u povoljnije geometrijske entitete, kao što su NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) površine.


7.3 Mikro proizvodnja

7.3.1 Oblikovanje odvajanjem čestica

Kemijsko odvajanje čestica

Elektrokemijsko odvajanje čestica

Odvajanje čestica električnim izbojima

Odvajanje čestica električnim izbojima sa žicom

Odvajanje čestica zrakama lasera

Odvajanje čestica mlazom elektrona

Sječenje lukom plazme

Odvajanje čestica ultrazvukom

Odvajanje čestica mlazom vode

Odvajanje čestica mlazom abraziva

7.3.2 Nano tehnologija

01. Uvod II 18

7.3.3 Mikro elektronički elementi i sustavi

7.3.4 Mikro elektro mehanički elementi i sustavi

A gyroscope sensor used for automotive applications that combined mechanical and electronic systems. Perhaps the most widespread use of MEMS devices is in sensors of all kinds. Source: Courtesy of Motorola Corporation.

Schematic illustration of bulk micromachining. (1) Diffuse dopant in desired pattern. (2) Deposit and pattern masking film. (3) Orientation-dependent etching (ODE) leaves behind a freestanding structure.


Schematic illustration of the steps in surface micromachining: (a) deposition of a phosphosilicate glass (PSG) spacer layer; (b) etching of spacer layer; (c) deposition of polysilicon; (d) etching of polysilicon; (e) selective wet etching of PSG, leaving the silicon and deposited polyilicon unaffected.

Microlamp

Figure 29.4 A microlamp produced from a combination of bulk and surface micromachining technologies. Source: Courtesy of K.R. Williams, Agilent Technologies.

7.4 Procesi proizvodnje novih tehnologija

7.4.1 Usporedba novih tehnologija

7.4.2 Greške novih tehnologija

Literatura 1. Kolumbić Z., Tomac N.: Materijali – podloge za diskusiju; Sveučilište u Rijeci;

Filozofski fakultet, Odsjek za politehniku, Rijeka 2005; http://www.ffri.hr/~zvonimir/.

http://www.ffri.hr/~zvonimir/

Documents

7 Nove Tehnologije