1

Obsah modulů: M71 CAD ve strojírenství, tvorba a úprava výkresu, rozpiska, kusovník M72 Technologie výroby, technologický postup, časová norma, plánování a řízení

výroby M73 Seznámení s 3D prostorovým modelováním M74 Ukázka 3D tisku modelu

Projekt:

CENTRUM VZDĚLÁVÁNÍ PEDAGOGŮ ODBORNÝCH ŠKOL

Vzdělávací program:

VP7 Konstrukce, technologie a plánování výroby ve firemní praxi

2

Obsah

M71 CAD ve strojírenství, tvorba a úprava výkresu, rozpiska, kusovník ................................. 3

M72 Technologie výroby, technologický postup, časová norma, plánování a řízení výroby . 10

M73 Seznámení s 3D prostorovým modelováním .................................................................. 22

1. Úvod .......................................................................................................................... 22 1.1. O programu Autodesk Inventor ............................................................................. 23 1.2. Uživatelské rozhraní .............................................................................................. 24

2. Příklad tvorby modelu ............................................................................................... 25 3. Příklad tvorby jednoduché sestavy ........................................................................... 32 4. Tvorba výkresové dokumentace ............................................................................... 37

M74 Ukázka 3D tisku modelu ................................................................................................. 41

1. Úvod .......................................................................................................................... 41 2. Rapid Prototyping a jeho využití .............................................................................. 42

Použitá literatura: ........................................................................................................................ 52

3

M71 CAD ve strojírenství, tvorba a úprava výkresu, rozpiska, kusovník

Základní informace: Systémy TPV2000 a Dimenze++ od roku 2000 TPV2000 moduly:

• Konstruktér • Technolog • Tok práce

Dimenze ++ • řízení výrobních, obchodních a ekonomických firemních aktivit • digitální archív

– výkresy dílů – přijaté faktury – certifikáty, bezpečnostní listy

Solid Edge: Převodník Catia V4, V5 Podpora 2D formátu (dwg, dxf) Podpora ostatních 3D formátů (step, sat, iges,…) Přímá podpora souborů SolidWorks, Pro/ENGINEER Součástí PDM systém Insight Modul pro přenos dat mezi TPV2000 a Solid Edge Insight: Data jsou uložena sdíleně Dohledání revizí, správných verzí Centrální zálohování Podpora online sdílení mezi více uživateli Řízení práv pro jednotlivé uživatele Systém pracuje s automatickým zamykáním souborů dle závislostí CAD (rezervace) Možnost ECR-ECO-ECN (návrh na změnu, příkaz ke změně, informace o změně) Možnost přístupu ke CAD datům i pro uživatele bez CAD programu Optimalizace hospodaření s normáliemi Insight – rozdělení knihoven:

4

Insight – webové rozhraní:

Insight – členění podle konstrukcí:

5

Insight – projekty:

Solid Edge – SE2TPV: SE2TPV – modul systému TPV2000

- přenos dat z modelu do TPV2000 - přenos dat z TPV2000 do modelu - načtení pozic sestavy z výkresu dft - založení nových položek v TPV2000 - vytvoření rozpisky v TPV2000 - přenos souborů do digitálního archívu

6

Postup použití SE2TPV – plechový díl:

7

TPV 2000:

Výkres v Solid Edge:

8

Přenos dokumentace do archívu:

Digitální archív:

9

Drtič RM60:

Příklad celkové sestavy stroje:

10

M72 Technologie výroby, technologický postup, časová norma, plánování a řízení výroby

Drtič kamene RM80:

Technické údaje: Kapacita až 165 tun za hodinu (v závislosti na materiálu) Velikost vstupního otvoru 860x600 mm Pohonná jednotka – dieselový motor s výkonem 122 kW při 2000 ot/min.

11

Konstrukční rozpiska drtiče kamene RM-80:

Rozpad pozice 5 – rotor drtiče (rotorová část):

12

Hřídel rotoru:

Rozpiska hřídele – detail:

13

Technologický postup:

Zobrazení výkresu:

14

Výkres:

15

Technologický postup – TECHNOLOG:

16

17

Možnost zobrazení předkalkulace:

Předkalkulace:

18

Výkonová norma:

Dimenze ++:

19

Technologický postup:

20

21

Strom výrobní struktury:

Řez operací – Nh na kus:

22

M73 Seznámení s 3D prostorovým modelováním

1. Úvod

Autodesk Inventor je parametrický, adaptivní 3D modelář - softwarová CAD aplikace firmy Autodesk. Již více než 9 let je Inventor světově nejprodávanější strojírenskou 3D CAD aplikací. Konkurenčními aplikacemi jsou např. SolidWorks, Pro/ENGINEER, Catia nebo Solid Edge.

Autodesk Inventor je Windows aplikace. Aktuální verzí je Inventor 2012 pro Windows 7, Windows Vista a Windows XP. Inventor je dodáván v 32bitové i v nativní 64bitové verzi. Existuje řada lokalizovaných verzí Inventoru, mj. i verze česká.

23

1.1. O programu Autodesk Inventor

Inventor obsahuje funkce pro adaptivní a parametrické 3D navrhování, tvorbu 2D výkresové dokumentace, prezentace a fotorealistické vizualizace a animace, i správu dokumentů a konstrukčních dat. Funkce původní české aplikace Mechsoft Profi nyní tvoří základ pro Inventorem podporované modelování řízené fyzikálními vlastnostmi konstruovaného výrobku - tzv. "funkční navrhování".

Základ konstruování v Inventoru tvoří součásti (parts, IPT), jejichž geometrie může být odvozena od parametrických 2D náčrtů (sketch). Tyto součásti pak mohou být kombinovány a vázány různými typy vazeb do sestav (assembly, IAM). Při změně kóty, parametru nebo geometrie automaticky přegenerována a aktualizována celá 3D sestava, včetně její výkresové dokumentace (pohledy, řezy, detaily, kusovníky). Vedle standardních nástrojů pro tvorbu objemových a povrchových 3D modelů obsahuje Inventor rovněž funkce pro modelování plechových součástí, svařence, ocelové konstrukce. Modul Inventor Studio postavený na jádru mental ray nabízí pokročilý rendering a animace. Vestavěná SQL databáze "Obsahové centrum" obsahuje statisíce normalizovaných součástí (vč. ISO, DIN, ANSI) pro použití v sestavách.

Pro tvorbu výkresové dokumentace nabízí Inventor 2D funkce podobné programu AutoCAD a výkresy zpracovává ve formátu DWG (nebo IDW). Pracuje i s datovými formáty dalších 3D aplikací. Publikuje rovněž výkresy a modely do formátu DWF a DWFx (2D/3D).

Obr. 1. Ukázka prací v Autodesk Inventoru 2011

24

1.2. Uživatelské rozhraní

Autodesk Inventor poskytuje uživateli efektivně propracovaný uživatelský desktop aplikace, který umožňuje jednoznačnou a snadnou definici příkazů a parametrů funkcí. V praxi tento přístup znamená především rychlé zaškolení obsluhy nového produktu a výrazné zkrácení času potřebného pro náběh systému. Společně s nutností změny orientace myšlení z klasické 2D konstrukce na 3D modelování tvoří osvojení produktu nejvýraznější podíl na finančních ztrátách.

Propracované prostředí Inventoru nejen vychází z tradice uživatelsky propracovaného prostředí produktů firmy Autodesk, ale je ukázkou precizně zvládnuté metodiky. Příkazy jsou jednoznačné a zcela intuitivně vedou uživatele při jejich ovládání. Lze říci, že problémem ovládnutí Inventoru pro tvořivou práci již není produkt sám, ale především změna myšlení a přístupů práce.

Obr. 2. Prostředí v Autodesk Inventoru 2011

25

2. Příklad tvorby modelu Pro první náčrt nejčastěji volíme tvar, který nejvíce vypovídá o tvaru budoucího modelu. U prvního náčrtu je vhodné určit jeho polohu vzhledem k počátku souřadného systému. Pokud máme náčrt hotový, ukončíme jej kliknutím na ikonu „Dokončit náčrt“.

Obr. 3. Náčrt základního tvaru budoucího modelu

26

Z hotového náčrtu vytvoříme těleso pomocí příkazu „Vysunutí“. Musíme určit obrys, směr vysunutí a jeho velikost.

Obr. 4. Vytažení náčrtu

27

Nejprve musíme zvolit rovinu, ve které budeme vytvářet nový náčrt. V této rovině pak vytvoříme potřebný náčrt.

Obr. 5. Nový náčrt pro drážku

28

V tomto případě musíme při vytahování tělesa z obrysu zadat taky funkci pro odečtení nového tělesa od stávajícího, abychom vytvořili drážku.

Obr. 6. Odečtení nového tělesa od stávajícího

29

Vybereme funkci „Zkosit“ a určíme hrany, které chceme srazit. Dále zadáme velikost sražení.

Obr. 7. Sražení hran v díře

30

Pro vytvoření závitových děr použijeme do náčrtu pouze prvek bod, který umístíme do středů těchto děr. Polohu jednotlivých bodů můžeme určit u každé zvlášť, nebo v tomto případě určíme polohu jednoho bodu a další zrcadlíme podle os.

Obr. 8. Náčrt pro vytvoření závitových děr

31

Závitové díry vytvoříme pomocí příkazu „Díra“. Poloha děr bude určena body s předchozího náčrtu. Dále vybereme typ díry, zvolíme typ a rozměr závitu a hloubku díry i závitu.

Obr. 9. Náčrt pro vytvoření závitových děr

32

3. Příklad tvorby jednoduché sestavy Po otevření šablony pro sestavu do ní vložíme nejprve model základny. Model, který vložíme do sestavy jako první, je pevně ukotven k počátku souřadného systému. Pro vložení modelu použijeme funkci „Vložit“.

Obr. 10. Vkládání prvního modelu do sestavy

33

Modely dalších dílů sestavy vložíme stejným způsobem.

Obr. 11. Vkládání dalších modelů do sestavy

34

Jednotlivé díly jsou vloženy do sestavy, ale ještě není určena jejich vzájemná poloha.

Obr. 12. Sestava s vloženými díly

35

Pro správné určení vzájemné polohy jednotlivých dílů sestavy použijeme některou z funkcí vazby.

Obr. 13. Určování vazeb mezi jednotlivými díly v sestavě

36

Po určení všech vazeb mezi jednotlivými díly sestavy je celá sestava hotová.

Obr. 14. Hotová sestava

37

4. Tvorba výkresové dokumentace

Výkresová dokumentace hraje v technické oblasti nezastupitelnou roli. I v době digitálního zpracování dat je základním vyjadřovacím prostředkem konstruktéra. Přestože existují dnes oblasti, kde je možné se tvorbě výkresové dokumentace vyhnout, je nutné vždy uvažovat při nákupu 3D software s její existencí. V praxi se i v případě přímého přenosu geometrických dat na výrobní zařízení často vyskytuje nutnost kombinace s výkresovou dokumentací. Typickým případem jsou například lisovací nástroje pro výrobu složitých tvarovaných součástí pomocí technologie tažení. Funkční část nástroje je definována pomocí obecných ploch, jejichž geometrii je možné popsat na výkrese pouze problematicky. Právě zde je nutné přenášet geometrii přímo pomocí dat do CAM systému a zde prostřednictvím technologických postupů vytvořit řídicí program pro obráběcí stroj.

Velmi častou chybou při volbě 3D systému bývá právě podcenění 2D oblasti. Zákazník je zahlcen obchodníkem, který mu poskytuje příručkové informace o špičkových možnostech nabízeného systému v oblasti 3D, ale často pozapomene na nezastupitelnou úlohu a možnosti 2D části určené pro tvorbu výkresové dokumentace pomocí asociativních pohledů. Je nutné si uvědomit, že na misce vah je v této chvíli velmi mnoho a musíme všem zdůraznit, aby nepodceňovali a nepřeceňovali možnosti 3D parametrických systémů v oblasti tvorby výkresové dokumentace.

Za zřejmě nejkritičtější postupy při nasazení 3D modelování je nutné považovat exporty 2D vygenerovaných pohledů a jejich dotváření v jiných aplikacích. Tento postup je možný, ale pohledy ztrácí asociativitu (provázanost s modelem) a modifikace součásti znamená zcela zásadní změnu a tvorbu nového výkresu prakticky od začátku. V následujících bodech jsme se pokusili vytvořit seznam základních funkcí, které musí mít 2D část modelovacího software tak, aby byla použitelná pro tvorbu plnohodnotné asociativní dokumentace:

- Generování asociativních pohledů a všech základních typů řezů přímo z modelu sestavy

nebo součásti.

- Možnost modifikace viditelnosti čar, a to jak tangenciálních tak neviditelných.

- Musí existovat nástroje pro tvorbu kót všech typů, pozic, značek drsnosti, tolerancí

tvarů a polohy, svarů a uživatelsky generovaných symbolů.

- Aplikace musí umožňovat vytvoření zákaznických razítek, tabulek a formátů výkresů

s možností vytvoření šablon a stylů.

- Musí být přímo podporováno vykreslování na standardní zařízení.

38

Obr. 15. Tvorba výkresové dokumentace

39

Obr. 16. Tvorba výkresové dokumentace

40

Obr. 17. Tvorba výkresové dokumentace

41

M74 Ukázka 3D tisku modelu

1. Úvod V současné době, kdy je vytvářen neustálý tlak na zkracování inovačních cyklů, představuje rychlá příprava a výroba prototypů významnou fázi procesu přípravy nového výrobku. Při této fázi je nutné posoudit velké množství kritérií (design nového výrobku, jeho funkčnost, ekonometrii apod.) Správné a rychlé zvládnutí této fáze umožňuje vyhodnotit široké spektrum variant řešení, které se následně odrazí na zlepšení výrobního procesu a v neposlední řadě na snížení jeho ceny. A je to právě možnost relativně rychlého a levného odstraňování skrytých vad a nedostatků výrobku již ve fázi návrhu, která umožňuje předcházet vysokým nákladům na odstraňování chyb v pozdějších fázích přípravy výroby, které by znamenaly vyšší cenu daného výrobku pro zákazníky.

Obr. Model tlumiče Obr. Model kompresoru

Obr. Návrh studie tvarů karosérií automobilů budoucnosti

42

2. Rapid Prototyping a jeho využití

Rapid Prototyping je název pro různé metody, které používáme pro výrobu fyzických modelů prototypů. Zdrojem dat pro tuto technologii je virtuální model vytvořený ve 3D CAD systému. Není rozhodující, jaký 3D CAD systém používáme.

3D tisk je pouze jednou z metod Rapid Prototypingu a bývá popisován jako opak obrábění – materiálu při tvorbě výrobku totiž postupně přibývá. Hlavní uplatnění 3D tisku je pro realizaci prototypů, ať už ve strojírenství nebo v dalších průmyslových odvětvích. Využití nachází především v architektuře, strojírenství, zdravot-nictví, návrhářství, školství, archeologii a uplatnění pro něj mají rovněž výtvarníci.

a. Výhody technologií Rapid Prototypingu - Technologie Rapid Prototypingu jsou z hlediska tvaru výrobku téměř neomezené. Je

možné vyrábět součásti složitých tvarů stejně dobře jako funkční sestavy několika dílů.

- Relativně rychlá příprava výroby i samotná výroba.

- Celková cena hotového výrobku není dána jeho složitostí, ale především množstvím

spotřebovaného materiálu a energie.

- U technologií Rapid Prototypingu odpadají operace spojené s přípravou polotovaru.

- Vysoká přesnost výrobku, která je daná přesností konkrétního zařízení (3D tiskárny).

43

b. Seznámení s některými technologiemi Rapid Prototypingu

Technologií 3D tisku je celá řada, ale ať už jsou založeny na spékání prášku laserovým paprskem, vytvrzování fotopolymeru UV lampou nebo vyřezávání z plastu, všechny mají společnou podstatu v rozložení počítačového modelu do tenkých 2D vrstev, jejich „vytištění“ a postupném sestavování modelu v pracovním prostoru tiskárny. V současné době známe několik technologií, které pracují na principu modelování pomocí postupného přidávání nebo vytvrzování vrstev materiálu. Tyto technologie jsou označovány termínem Rapid Prototyping. Patří mezi ně:

- Stereolitografie - Selective Laser Sintering (SLS) - Laminated Manufacturing (LM) - Solid Ground Curing (SGC) - Fused Deposition Modelling (FDM) - Metody Model Maker 3D Plotting a Ballistic Particle Manufacturing - Multi-Jet Modelling

Obr. Model nápravy automobilu

Obr. Model ruky Obr. Modely různých tvarů

44

i. Stereolitografie Jde o nejpřesnější z uvedených metod, při které se vytváří model postupným vytvrzováním fotopolymeru (plastické hmoty citlivé na světlo) pomocí UV laseru, který je na základě dat přicházejících z počítače zaměřován poměrně složitou optickou soustavou. Na základě dříve vytvořených informací o rozměrech příčných řezů jednotlivými rovinami (vrstvami) jsou vypočítané řídicí údaje, které vedou paprsek laseru pomocí XY skenovací hlavy nad horní plochou nádobky s polymerem. Součástka je vytvářena na nosné desce, která se na začátku nachází přímo pod hladinou polymeru. Vytvarováním tekutého polymeru po vrstvách a následným odebráním z nosné desky vzniká trojrozměrné těleso (model). Stereolitografie je nejstarší z technologií Rapid Prototypingu a kromě už zmíněné přesnosti vyniká také velkým množstvím použitelných materiálů. Oproti jiným technologiím je možno Stereolitografií vytvářet modely s milimetrovými otvory a miniaturními prvky. Stejně jako u většiny ostatních technologií je možno modely vyrobené Stereolitografií použít pro vizuální kontrolu návrhu výrobku, v některých případech i k funkčním zkouškám a díky široké paletě materiálů i jako forem pro vstřikování a lití. Součástka, která by se klasickými konvenčními metodami vyráběla několik týdnů, může být pomocí Stereolitografie vyrobena během několika hodin. Nevýhodou Stereolitografie je především pomalý proces tvrzení polymeru a u některých materiálů také malá tepelná odolnost vzniklého modelu.

Princip Stereolitografie

45

ii. Selective Laser Sintering (SLS) Na rozdíl od Stereolitografie jsou modely vyrobené novější metodou Selective Laser Sintering velmi pevné. Selective Laser Sintering je technologie, při které je laserovým paprskem spékán do určitého tvaru slévárenský písek, plastový nebo kovový prášek. Přídavný materiál je nanášený na nosnou desku v inertní atmosféře po vrstvách. Podle vypočtených souřadnic bodů rovin řezů je řízená XY skenovací hlava, která vede laserový paprsek nad povrchem prášku, který je nasypaný ve vaně. V místě působení laseru se přídavný materiál buď zapeče, anebo roztaví. Okolní neosvětlený materiál slouží jako nosná konstrukce. Výroba součásti probíhá po vrstvách, po vytvoření jedné vrstvy se nosná deska sníží o hodnotu odpovídající hloubce vrstvy.

Na rozdíl od jiných metod můžeme využívat široké spektrum materiálů. Principielně je možné použít jakýkoliv prášek, který se působením tepla taví nebo měkne. V současnosti se v komerčních oblastech používají např. termoplastické materiály, jako jsou polyamid, polyamid plněný skelnými vlákny, polycarbonát, polystyren dále speciální nízkotavitelné slitiny z niklových bronzů nebo polymerem povlakovaný ocelový prášek. Většinou však není možno přecházet na stejném zařízení od jednoho materiálu k druhému, neboť jejich vytvrzení si vyžaduje výrazně odlišné podmínky.

Podle druhu použitého modelovacího materiálu je možno v rámci této technologie rozlišovat metody:

• Laser Sintering - Plastic • Laser Sintering - Metal • Laser Sintering - Foundry Sand • Laser Sintering - Ceramic (Direct Shelt Production Casting)

LaserSintering‐Plastic

U Laser Sinteringu - Plastic je, stejně jako například u FDM, možno volit z několika druhů plastických materiálů, které svými vlastnostmi určují i způsob využití hotového modelu. Při použití polystyrenu je možné použít výsledný model ve standardní metodě lití do ztraceného vosku, přičemž je možno snadno modelovat i velmi komplikované části výrobku. Při použití nylonu dosahují výsledné modely vynikající mechanické vlastnosti jako tvrdost, houževnatost, teplotní odolnost atd. Tyto modely jsou proto vhodné pro funkční zkoušky nebo testy lícování. Standardním využitím všech modelů je prostorová vizualizace navrhovaného výrobku.

LaserSintering–Metal

Modely vzniklé metodou Laser Sintering - Metal dosahují dostatečné pevnosti a mechanické odolnosti, takže je možno je využít především jako formy pro výrobu plastových součástek vstřikováním nebo lisováním.

46

LaserSintering‐FoundrySand

Jednou z nejnovějších technologií Rapid Prototypingu je Laser Sintering - Foundry Sand. Tato metoda používá upravený slévárenský písek, jehož vytvrzováním je možno bez jakýchkoli mezikroků vytvořit na prototypovacím zařízení klasickou pískovou formu pro lití.

LaserSintering–Ceramic

Výchozím materiálem je v tomto případě prášek slepovaný pomocí tekutého pojiva. Nanášení pojiva je zajištěno pomocí Ink-Jet tryskové hlavy, která je vedená v rovině XY podle předem vypočítaných řídicích údajů. Pomocí této metody se dají vyrábět různé součástky z keramického prášku nebo formy a jádra pro technologii přesného lití.

Princip Selective Laser Sintering (SLS)

47

iii. Laminated Manufakturing (LM) Oproti jiným metodám Rapid Prototypingu, které pracují relativně pomalu, je pro rychlé zhotovení prototypu vhodná technologie výroby laminováním, při níž se model sestavuje z plastových folií nebo z mnoha vrstev papíru napuštěného zpevňující hmotou, které jsou oříznuty do správného tvaru laserem. Součástka je vytvářená na svisle se pohybující podložce. Celý proces modelování probíhá tak, že se na nanesenou a vyřezanou vrstvu natáhne papírová folie opatřená vrstvou polyetylénu, která se poté přitlačí soustavou vyhřívaných válců, čímž dojde ke slepení obou vrstev. Paprskem laseru je vyřezán požadovaný obrys vytvářené vrstvy. Přebytečná odřezaná folie je laserem rozdělena na čtverce a později odstraněna. Po vytvoření vrstvy se podložka sníží o tloušťku folie a postup se opakuje. Vytvořené součástky mají podobné vlastnosti, jako by byly vyrobené ze dřeva. K dosažení hladkého povrchu je nutné součástku ručně opracovat. Metoda je vhodná na výrobu velkých modelů, nevýhodou je velké množství odpadu.

Princip metody Laminated Manufakturing (LM)

48

iv. Solid Ground Curing (SGC) Je to metoda vytvářející z jednotlivých vrstev modelu “masky”, přes které se ultrafialovým světlem vytvrzuje fotocitlivý polymer. Maska je nejčastěji tvořena skleněnou destičkou, na které je vyznačený tvar vytvářené vrstvy. Celá vrstva se v tomto případě vytváří naráz. Vytváření tělesa tedy probíhá ve dvou oddělených současně probíhajících cyklech. Nejdříve je vytvořena negativní maska a potom dojde k osvícení fotopolymeru. Osvícený fotopolymer ztvrdne, neosvětlený tekutý fotopolymer je odsáván a vzniklý meziprostor se vyplní voskem. V dalším kroku je povrch vytvořené vrstvy opracovaný na požadovanou výšku vrstvy, a tím je připravený na nanesení další tenké vrstvy tekutého fotopolymeru. Vosková výplň zůstane ve vytvářeném tělese až do konce procesu vytváření, potom je chemickou cestou (pomocí kyseliny citrónové) odstraněna. Pro názornost lze uvést, že výroba dětské přilby o rozměrech 260x180x140 mm trvá tímto způsobem asi 32 hod. (24 hod. trvá vytváření modelu, 5 hod. čištění, 3 hod. ruční dokončení).

Princip metody Solid Ground Curing (SGC)

49

v. Fused Deposition Modeling (FDM) Velmi zajímavým kompromisem odolnosti modelu, rychlosti a přesnosti tvorby je metoda Fused Deposition Modelling (FDM). Model se vytváří nanášením jednotlivých vrstev z různých netoxických termoplastů nebo vosků systémem krok po kroku. Materiál ve tvaru tenkého vlákna vychází z vyhřívané trysky, která se pohybuje v rovině XY nad pracovním prostorem. V trysce je ohříván na teplotu o 1°C vyšší než je jeho teplota tavení. Při styku s povrchem vytvářené součástky se vlákna vzájemně spojují a vytváří tak požadovanou ultratenkou vrstvu, která ihned ztuhne. Součástka se opět vytváří na nosné desce, která se vždy po nanesení jedné vrstvy sníží o hloubku této vrstvy. Na podepření přečnívajících částí je nutné vytvořit podpůrnou konstrukci z lepenky nebo polystyrenu. Při modelování metodou FDM jsou objekty vytvořené v CAD aplikacích "rozřezány" na vrstvy pomocí tzv. Slice-Software. Zařízení pracující s technologií FDM mohou být využívána také v běžném kancelářském prostředí, neboť u nich byla odstraněna práce s toxickými materiály a s citlivými zařízeními pro laserové snímání. Touto metodou můžeme vytvářet součástky např. z polyamidu, polyetylénu nebo z vosku. Vytvořený model již nevyžaduje žádné obrábění. Na principu technologie FDM pracuje většina tzv. 3D tiskáren.

Princip metody Fused Deposition Modeling (FDM)

50

Schéma tvorby modelu po jednotlivých vrstvách

vi. Metody Model Maker 3D Plotting a Ballistic Particle Manufacturing

Obě metody jsou založené na principu inkoustových tiskáren. Nanášení materiálu je docílené tím, že jednotlivé malé kapky materiálu (termoplastu) jsou vystřelované z tlakové hlavy na pracovní plochu a tam bezprostředně po dopadu vytvrzené. Cíleným nanášením dalších kapek na už nanesený materiál můžeme vyrobit trojrozměrnou součástku. V současnosti se používají dvě různá řešení. Metoda Model Maker 3D Plotting pracuje se dvěma tiskovými hlavami, přičemž první nanáší materiál, druhá ho tvaruje. Metoda Ballistic Particle Manufacturing pracuje pouze s jednou tiskovou hlavou, která má 5 stupňů volnosti. Tato metoda umožňuje vytvářet modely bez podpůrné konstrukce.

Proces nanášení vrstvy prášku Proces nanášení lepidla, 1 – lepidlo, 2 – nevytvrzený prášek

51

Podložka s výrobkem je posunuta o jeden krok dolů a je nanesena další vrstva prášku

vii. Multi-Jet Modelling

Princip metody spočívá v nanášení jednotlivých vrstev termopolymeru postupně na sebe pomocí speciální tiskové pracovní hlavy. Hlava má 96 trysek uspořádaných rovnoběžně vedle sebe. Průtok nanášeného materiálu je pro každou trysku samostatně řízen programem. Model se, podobně jako u Stereolitografie, vytváří na zvláštní nosné desce. Pracovní hlava se pohybuje nad nosnou deskou ve směru osy X. Jestliže je součástka širší jak pracovní hlava, posouvá se ve směru osy Y tak, aby se vytvořila celá součástka. Velký počet trysek zaručuje rychlé a rovnoměrné nanášení materiálu. Nanášený termoplastický materiál ztuhne při styku s už naneseným materiálem téměř okamžitě.

Obr. Princip nanášení jednotlivých vrstev – Multi-Jet

52

Použitá literatura:

[1] Podklady z výkresové dokumentace SUB a.s. a SW Solid Edge [2] Podklady z technologické dokumentace SUB a.s. a SW TPV 2000 [3] CADfórum: powered by cadstudio. CAD STUDIO A.S. CADfórum: powered by cadstudio

[online]. CAD Studio a.s., 2011 [cit. 2011-02-26]. Dostupné z: http://www.cadforum.cz/cadforum/default.asp

[4] AutodeskClub. [online]. [cit. 2011-02-20]. Dostupné z: http://www.autodeskclub.cz/ [5] MM: Průmyslové spektrum. [online]. www.mmspektrum.com, c2011 [cit. 2012-04-26].

Dostupné z: http://www.mmspektrum.com/ [6] Technický týdeník. [online]. Business Media CZ [cit. 2011-01-26]. Dostupné z:

http://www.techtydenik.cz/

53

Vydal: Střední průmyslová škola a Obchodní akademie Uherský Brod

www.spsoa-ub.cz

Uherský Brod, červen 2012

Vytvořeno v rámci projektu Centrum vzdělávání pedagogů odborných škol, reg. č. CZ.1.07/1.3.09/03.0017

Podpořeno Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České

republiky prostřednictvím Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost