INOVATIVNI RAZVOJ PROIZVODAISPITNA PITANJA SA ODGOVORIMA1. Savremeni zahtevi trita u odnosu na novi proizvod. Concurrent engineeringobjanjenje postupka. Dati uporedan prikaz razvoja proizvoda klasinim putem i pomou concurrent engineering-a. ta obuhvata pojam razvoj proizvoda?. Definisati pojam time to market i kako ga je mogue skratiti.

Savremeni zahtevi trita u odnosu na novi proizvod mogu se saeti na sledei nain: Kvalitetan proizvod potrebno je u to kraem vremenu i uz minimalne trokove dovesti do nivoa serijske proizvodnje. Ovi zahtevi su drastino promenjeni u odnosu na period od pre 20-30 godina i mogu se podeliti u nekoliko grupa: 1. smanjenje veka trajanja proizvoda: vek trajanja proizvoda je krai od veka trajanja istog proizvoda predhodne gneracije 2. individualizacija proizvoda: jedan proizvod se nudi u vie varijanti, da bi kupac imao utisak da kupuje lini proizvod 3. odrivi razvoj: neometa razvoj buduih generacija. Proizvodnja i proizvod moraju ispunjavati uslove zatite ivotne okoline 4. dizajn proizvoda je postao znaajan faktor koji utie na uspeh proizvoda na tritu 5. smanjenje vremena razvoja proizvoda, smanjenje tzv. time to market (TTM)-vreme do trita TIME TO MARKET je vreme od prve ideje za jedan proizvod do pojave prve serije (pojave na tritu). Glavni zadatak je da bude to krae. To je mogue primenom RP i RT tehnologija i primenom strategije Concurrent Engineering-a. (CE) Osnovna zamisao CE je da se uvede paralelno ostvarivanje pojedinih koraka u razvoju proizvoda da bi se izbegle skupe iteracije koje produuju proces. CE ima dve osnovne karakteristike: 1. Visok stepen paralelnog odvijanja sekvenci razvoja proizvoda 2. Postojanje jedne banke podataka koja je na raspolaganju svim uesnicima procesa Kod sekvencijalnog postupka odvijanja razvoja proizvoda (korak po korak) izmena jednog obavljenog koraka omoguena je tek kada je zavrena razrada sledeeg koraka, dok CE omoguava efikasni, paralelni ili bar delimino paralelni postupak.

Komparacija: klasian postupak proizvodnje novog proizvoda (a) i Concurrent Engineeringa (b)

1

Pojam razvoj proizvoda ukljuuje ne samo konkretni razvoj proizvoda nego i razvoj alata, maina i tehnologije za njegovu izradu. Prema nemakoj VDI normi 2221, razvoj proizvoda sadri sledee korake: kreiranje ideje, planiranje/definicija, koncepcija, razvoj/razrada.

2.

Uloga i vrsta modela/prototipova. Kakva je razlika izmeu dizajn modela i prototipa? Kakva je razlika izmeu proporcionalnog i funkcionalnog modela?

Uloga modela i prototipova je da budu komunikaciono sredstvo (sprega) izmeu razliitih strunjaka u fazi razvoja, te da omogue ispitivanja i optimizaciju proizvoda i same proizvodnje ime se minimiziraju greke u fazi razvoja i smanjuju ukupni trokovi proizvodnje. Postoje sledei modeli/prototipovi: 1. proporcionalni model pokazuje spoljanji oblik i najglavnije proporcije (odnose); stepen detaljisanja: nizak 2. ergonomski model pokazuje bitne detalje o rukovanju i korienju proizvoda, po potrbi i najvanije funkcije; stepen detaljisanja: srednji 3. dizajn model po spoljanjem izgledu potpuno odgovara konanom proizvodu; stepen detaljisanja: visok 4. funkcionalni model pokazuje pojedine ili sve funkcije proizvoda, ak i po cenu da spoljni oblik modela nema finalnu formu; stepen detaljisanja: visok 5. prototip u velikoj meri odgovara realnom komadu, ponekad i potpuno, razlikuje se od prvog realnog komada samo po nainu izrade; stepen detaljisanja: kao konani proizvod 6. muster (prvi realni komad) potie ve iz serije, pilot serije, nulte serije, predserije ili glavne serije. Razlika izmeu dizajn modela i prototipa je u tome to dizajn model ima visoki kvalitet spoljnih povrina i visok stepen detaljisanja, ali nije funkcionalan, daje samo generalni utisak, dok prototip u potpunosti odgovara realnom proizvodu, razlika je samo u nainu izrade i on omoguava izradu alata i testiranje karakteristika proizvoda. Razlika izmeu proporcionalnog i finkcionalnog je u tome to proporcionalni odgovara samo dimenzionalno proizvodu, ima nizak stepen detaljisanja i slui za konsultacije o karakteristikama proizvoda, a funkcionalni nemora da ima finalnu formu, ali mora da radi (visok stepen detaljisanja), te s toga slui za ispitivanje pojedinih funkcija proizvoda i definisanje uslova za izradu alata.

3.

Definicija Rapid Prototypinga-a. ta je Rapid Tooling? Vrste Rapid Prototyping-a i Rapid Tooling-a..

Postoje tri dominatna faktora prilikom razvoja jednog proizvoda: kvalitet-trokovi-vreme (meus obno su suprostavljeni). RP i RT postupci omoguavaju brzu i efikasnu izradu kompleksnih fizikih modela, te se tako smanjuje vreme razvoja proizvoda to dovodi do povoljnije cene i visokog kvaliteta. DEF. RP je grupa tehnologija pomou kojih se fiziki modeli izrauju direktno iz 3D CAD, bez korienja alata i pribora. Osnovni princip RP je: raunarski CAD model se specijalizovanim softverom prikazuje u obliku pojedinanih tankih slojeva, za koje se generie matematika interpretacija, a onda se ona pretvara u fiziku interpretaciju na posebnom urea (prototyper). Zato se ova tehnologija naziva i aditivna (slaganje), oblik sloja dobija se u ravni (2D postupak), a ju trea dimenzija se dobija slaganjem slojeva. RP podrazumeva izradu prototipova koji su identini proizvodu pozitiv. RT je podgrupa RP-a, medodi i postupci se ne razlikuju od RP-a. Razlike su samo u predhodnom i pripremnom stvaranju. Slui za izradu alata koji se koriste u izradi proizvoda iz predserije meki alati (soft tools), tj. Podrazumava izradu negativa. Postoji vie klasifikacija RP tehnologija, ali najzastupljenija je ona na osnovu vrste sredstava (materijala) koji se koriste za izradu modela: 1. fluid fotopolimer koji otvrdnjava osvetljavanjem laserom ili UV lampom 2. diskretne estice prah koji ovrava upotrebom sredstava za povezivanje i putem lasera 3. vrsti materijali (papir, tanak lim, plastine folije

2

4.

Osnovni principi RP postupka na bazi solidifikacije fluida. Stereolitografija objanjenje blok eme.

Svi postupci stvrdnjavanja tenih materijala temelje se na principu fotopolimerizacije. Ako se osvetle UV lampom ili laserskom svetlou dolazi do njihovog otvrdnjavanja. U sluaju RP izvor svetlosti je najee laser.preko odgovarajueg urea laserski zrak se usmerava na polimer, putem raunara i u skladu sa geometrijskim podacima sloja. Otvrdnjavanje ja po dubini pod uticajem lasera se ostvaruje u vidu polucilindra voxela. Veliina voxela zavisi od prenika laserskog zraka i njegovog inteziteta. Kompletan SL postupak se moe podeliti u tri dela A Predprocesiranje Kreiranje CAD modela, koji se moe generisati na vie naina: postupkom Reverse Engineeringa, direktnim CAD postupkom, koristei neki od postojeis programa (Catia, ProEng...) Aproksimacija CAD modela u model ija je spoljna povrina u obliku diskretne mree trouglova. Zatim se vri generisanje *.stl datoteke, to se naziva tesaliranje ili facetiranje. Tako generisana datoteka se zatim verifikuje. Obrada *.stl pomou specijalnog softvera (na primer Lightyear). Tom prilikom se definie orjentacija objekta, generiu se potpore, definiu se pojedinani slojevi. Kada je re o orjentaciji objekta, potrebno je voditi rauna o sledeem: o svaki objekat mora biti smeten u pozitivni x, y, z CAD prostor; o rastojanje izmeu ob jekta i CAD koordinatnog poetka treba da je to manje; o visina objekta treba da se minimizira i to njegovom orjentacijom u CAD-u, na taj nain se smanjuje potreban broj slojeva, tj. skrauje vreme izrade prototipa o potrebno je obezbediti mogunost brzog i efikasnog suenja dela i to tako da se smanji udeo zona na objektu koje mogu zadravati fotopolimer nakon procesa; o pogodnom orjentacijom minimizirati broj nagnutih povrina da bi se smanjio negativni efekat stepenica o krivolinijske konture kreirati u horizontalnoj ravni jer se vea rezolucija moe postii nego u vertikalnoj o postavljanje pomonih struktura potpora B Procesiranje Pripremljena datoteka dolazi do upravljakog PC-a stereolitografske maine (SL-maine). Tu se pripremaju i podeavaju operativni parametri sistema (aktiviranje lasera, proveravanje nivoa fotopolimera u rezervoaru itd). Nakon toga poinje proces stereolitografije, tj. generisanja fizikog objekta. C Postprocesiranje obuhvata sledee faze: skidanje objekta sa platforme ienje objekta naknadno ovravanje objekta zavrna obrada objekta sa skidanjem potpora.

3

Blok-ema kompletnog procesa stereolitografije

5.

Preprocesiranje kod stereolitografije. Zarobljena tenost, stepeninost modela, potpore objanjenje. dato u prethodnom

U ovoj fazi odvija se sledee: kreira se CAD model. On se moe generisati na vie naina, RE ili direktnim Cad postupkom. Objekat/model mora biti predstavljen zatvorenim povrinama. Podaci o modelu treba da specifikuju unutranje i spoljanje povrine, kao i granice modela. Radi se aproksimacija Cad modela u model ija je spoljnja povrina u obliku diskretne mree trouglova. CAD datoteka se pretvara u *.stl datoteku, a za to se koristi specijalizovani softver. Prilikom obrade *.stl datoteke specijalnim softverom, definie se orijentacija objekta, generiu se potpore i definiu pojedinani slojevi. Potrebno je obezbediti mogunost brzog i efikasnog suenja dela i to tako da se smanji udeo zona koje mogu zadravati fotopolimer nakon procesa. Izbegavanje ove zatvorene zapremine (zarobljena tenost) radi se na dva naina: SL objekat se na drugi nain definie u CAD prostoru ili se predvidi otvor na pogodnom mestu kako bi fluid prilikom podizanja platforme mogao iscureti. Ovaj otvor se naknadno zatvara.

4

Potrebno je pogodnom orijentacijom minimizirati broj nagnutih povrina kako bi se smanjio negativniefekat stepenica. Nivo stepeninosti se moe regulisati i debljinom slojeva. slika primera reavanja stepenica

Poto je model u fazi generisanja SL-platformi nedovoljno krut, potrebno je za odree oblike modela postaviti ne pomone strukture potpore. One se mogu generisati ve u CAD-u ili kasnije, pomou specijalnog softvera za njihovo generisanje. Smisao potpore je da odvoje objekat od platforme i time obezbede njegovo lako skidanje i spreavanje deformacija objekta za vreme procesiranja. One se na kraju SL procesa odstranjuju.

6.

Procesiranje kod stereolitografije. Mitsui postupak stereolitografije.

Datoteka pripremljena u preprocesiranju dolazi do upravljakog PC-a SL-maina. Na tom PC-u se pripremaju i podeavaju operativni parametri sistema. Nakon toga se fizika realizacija objekta vri na urea za stereolitografiju koji ju se sastoji iz rezervoara tenog polimera, jedne platforme, koja je pokretna po z-osi, optike i laserske jedinice. Na platformi se stvara model.

5

Platforma se nakon svakog osvetljavanja od strane lasera sputa za debljinu sloja. Laserski zrak se preko optikog sistema usmerava na radni prostor. Osvetljeni fotopolimer, iznad platforme, usled delovanja laserskog zraka otvrdne, te se tako kreira sloj. Teni polimer se onda nanosi iznad tog sloja. U najveem broju sluajeva laserski zrak se na fotopolimer nanosi odgore, to znai da do ovravanja dolazi na gornjoj povrini fluida. Prvi otvrdnuti sloj predstavlja dno modela. Japanska firma MITSUI patentirala je postupak kod kojeg se tenost osvetljava od dole. Prvi otvrdnuti sloj je spojen sa platformom i on predstavlja vrh (gornji deo) modela. Nakon ovravanja sloja platforma se podie za debljinu sledeeg sloja.

6

7.

Postprocesiranje kod stereolitografije. Na koji nain se ostvaruje naknadno ovravanje SL-objekata dijagram? Karakteristike procesa, primena prednosti i nedostaci. Oprema za stereolitografiju. SL postupkom model neovrsne potpuno. Definitivnu vrstou dobija tek u fazi postprocesiranja, koja obuhvata

sledee:

Skidanje objekta sa platforme ienje objekta Naknadno uvrivanje objekta Zavrnu obradu, sa skidanjem potpora Platforma se prvo zajedno sa objektom vadi iz SL urea pa se onda pristupa skidanju objekta sa platforme ja, pomou specijalnog noa i to sa zatitnim rukavicama da ne bi dolo do oteenja koe. Potom se objekat isti nekim pogodnim sredstvom, a zatim se preostali fluid i sredstvo za ienje odstranjuju komprimovanim vazduhom. Naknadno ovravanje SL-objekta se vri u specijalnim peima, gde se objekat izlae delovanju poviene temperatura. Na taj nain SL-objekat dobija definitivne mehanike osobine. Temperatura na kojoj se ovo ovravanje radi zavisi od vrste fotopolimera i najee je 100 C. Vreme dranja Sl-objekta u pei zavisi od same njegove teine.

Zavisnost potrebnog vremena zadravanja u pei od mase objekta U zavrnoj obradi sa objekta se skidaju potpore specijalnim prirunim alatima (noevima). Nakon naknadnog ovravanja mogue je model i mehaniki obraivati (peskiranje, buenje, glodanje...). Prednosti SL postupka su: Mogunost izrade delova/modela koje nije mogue proizvesti konvencionalnim postupcima. Tanost je takva da zadovoljava veinu primena. Tanost u x-z ravni je vrlo visoka, dok je du z-ose, zbog samog principa postupka, znatno manja, tj. pojavljuje se odree stepeniastost spoljne konture na Mogunost kontinualnog odvijanja procesa 24 asa na dan. S obzirom na to da je materijal modela transparentan (stvrdnuti fotopolimer), mogue je u potpunosti sagledati i unutranje konture takvog fizikog modela.

Nedostaci procesa: Veoma sofisticirane sekvence procesa. Kvalitet lasera promenljiv, cena lasera visoka. Neophodnost potpora. Relativno skupo odravanje/ienje. Stereolitografija je mogua samo u kombinaciji sa jednim fotosenzitivnim materijalom ija vrstina, elastinost i osetljivost na visokim temperaturama ponekad ne zadovoljavaju potrebne zahteve.

7

Postoji vie razliitih proizvoa SL-maina. Kod svih se koristi isti princip, a razlikuju se u pojedinim detaljima koji a se odnose na stepen automatizacije, dimenzije i dr. SL-urea 3D Systems Inc: j Ova firma pokriva najvei deo potreba u RP i RT tehnici. Glavni delovi maine su radna komora gde se RP proces izvodi, raunarski deo i lasersko-optika jedinica.

8.

SGC Solid Ground Curring, objanjenje postupka. Generisanje maske kod SGC. Generisanje modela kod SGC. Karakteristike procesa,primena, prednosti i nedostaci. Oprema za SGC.

Koristi efekat polimerizacije fotopolimera pod uticajem svetlosti. Kod SGC povrina fotopolimera se ne osvetljava laserskim zrakom, ve se , istovremeno, kroz jednu staklenu masku, osvetljava cela povrina putem UV lampe. Proces se sastoji iz dve faze: generisanja maske i generisanja sloja modela. Generisanje maske: svaki sloj modela generisan iz CAD modela, preslikava se na staklenu masku postupkom jonografije (geometrijski podaci za svaki sloj se u formi elektrostatikog punjenja prenose na jednu staklenu plou). Ploa se zatim razvije, tj. na mastima gde se nalazi elektrostatiko punjenje taloi se toner. Ovo znai da staklena ploa ima propusne i nepropusne delove. Svaki sloj mora da ima svoju masku, te se pravi magacin maski. Postoji urea za brzo j izmenjivanje maski. Generisanje sloja: kroz providne delove prolazi svetlost UV lampe i osvetljava povrinu polimera. Tako se svara ovrsli sloj koji odgovara gesloju generisanom u CAD modelu. Nakon toga teni polimer se odstranjuje iz radnog prostora, to dovodi do pojave upljina u jednom delu. Zbog toga se preko celog sloja postavlja specijalni vosak koji ispunjava upljine i on ima ulogu potpore.. On se otvrdnjava hlae njem. Viak voska se uklanja postupkom slinim glodanjem. Na ovaj nain je generisan prvi sloj. Na ovako kreiran sloj se nanosi koliina tenog polimera za sledei sloj. Prednosti ovog postupka: Ceo sloj otvrdnjava u isto vreme. Na taj nain se skrauje vreme procesa. Vreme osvetljavanja ne zavisi od kompleksnosti geometrije sloja u xz ravni. Zbog istovremenog osvetljavanja modela ne pojavljuju se unutranji naponi u modelu, pa se ostvaruju visoka tanost i kvalitet modela Ne postoji potreba za osloncima/potporama na modelu, jer tu ulogu preuzima vosak. Nema ogranienja s aspekta geometrije modela. Nema tetnih isparavanja fotopolimera ili je ono svedeno na najmanju meru i to zbog toga to je fotopolimer za vreme procesa veoma kratko u tenom stanju. Uz male izmene proces se moe primenjivati i za izradu votanih modela za livenje.

Nedostaci postupka: Kompleksnost procesa, urea i maina. Potrebno je veoma obueno osoblje. ja Bunost u radu. Velika potronja voska koji ne moe biti recikliran. Skidanje voska na kraju ciklusa generisanja svakog pojedinanog sloja relativno je sloeno i skupo. Daleko najskuplji RP postupak, te je stoga pre primene potrebno izvriti tehno-ekonomsku analizu i ispitati opravdanost primene.

Primena je velika u RP i RT tehnici. Ova tehnologija omoguava izradu veoma malih ureza/lebova (i do 0.1 mm). Oprema za SCG je skupa i relativno komplikovana. Maina je tekaoko 5 tona. Jedan sloj moe da se generie za 65120 sekundi, od ega samo 3 sekunde otpada na samo osvetljavanje UV-lampom.

9.

FDM Fuse Deposition Modeling objanjenje postupka. Karakteristike procesa (FDM), primena, prednosti i nedostaci. Oprema za FDM.

Ovaj postupak spada u grupu solidifikacije fluida. Doslovan prevod ovog postupka je: modeliranje nanoenjem rastopljenog materijala. Postupak se obavlja po sledeem principu: termoplasti ili vosak, koji su u obliku ice, provode se kroz jednu glavu u kojoj se zagrevaju a zatim, parcijalno otopljeni, istiskuju kroz mlaznicu na toj glavi, na za to

8

predvien podlogu/platformu. Na taj nain kreira se budui model tj. prototip. Glava se u x-y ravni vodi x-y ploterom na u koju je ona privrena. Kretanje plotera sa glavom u x-y ravni upravljano je programom koji je u skladu sa konfiguracijom pojedinanih slojeva CAD modela. Za kretanje glave koriste se softveri koji omoguavaju uitavanje podataka, manipulaciju njima, deljenje u slojeve kao i generisanje potpora. Nakon polaganja jednog sloja modela platforma se sputa za iznos debljine sledeeg sloja i proces se na taj nain ponavlja. Brzina kretanja glave je, zbog njene male teine, velika. Veoma je bitno da se odrava stalna brzina istiskivanja kao i koliina istisnutog materijala. Mogua je istovremena primena dve glave za istiskivanje, s tim to se jedna koristi za istiskivanje materijala modela, a druga za potpore. Za stabilizaciju procesa potrebno je na poetku prvo izraditi horizontalnu platformu/potporu od oko pet-est slojeva. Tek nakon toga istiskuju se slojevi modela/prototipova. Za svaki materijal koristi se posebna glava. Vana tehnoloka karakteristika procesa je relativno velika brzina glave kao i injenica da otpada materijala skoro da i nema. Glavne prednosti sistema: brzo i jeftino generisanje slojeva lako i pogodno manipulisanje podacima velika sigurnost, ne zagau se sredina tetnim isparavanjima i sl. je nema gubitka materijala, nije potrebno postprocesiranje modela usled jednostavnosti, brza i laka instalacija sistema

Glavni nedostaci: nedovoljna tanost koja proistie iz fizike ogranienosti uslovljene debljinom ice koja je znatno vea nego debljina laserskog zraka opravdana primena samo za kompaktne delove, bez raznih izboina, otvora, konzola i sl.

Predstavnik maine za ovaj postupak je Stratatys.

10.

Postupci na bazi spajanja diskretnih estica. SLS-Selective Laser Sintering objanjenje postupka. Karakteristike procesa (SLS), primena, prednosti i nedostaci. Oprema za SLS. 3D Printing objanjenje postupka.

Procesi iz ove grupe RP baziraju se na spajanju sitnih vrstih estica (praha), i to korienjem lasera ili posebnog materijala za spajanje (lepljenje). Najpoznatije vrste RP-a iz ove grupe su Selective Laser Sintering (SLS), Selective Laser Melting SLM (F&S) i 3D Printing. Selective Laser Sintering (SLS) Kod ove vrste izrade modela, na jednu platformu postavljaju se estice praha. Pomou laserskog zraka estice se zagrevaju na temperaturu topljenja, te prilikom hlae dolazi do njihovog fizikog spajanja. Na taj nain se generie nja jedan vrsti sloj. Sputanjem platforme za iznos debljine sledeeg sloja i nanoenjem praha na prethodno kreirani sloj, proces se ponavlja; drugi sloj se povezuje sa prvim i tako nastaje trodimenzionalni model. Laserski zrak osvetljava/zagreva orah na platformi po konturi, kako je to odre softverom. eno Za praktino izvoen sistema bitno je da se komora u kojoj se proces izvodi dri na temperaturi koja je vrlo je malo ispod temperature topljenja estica, tako da laserski zrak treba da saopti samo malu, diferencijalnu energiju za topljenje estica. Procesna temperatura treba da je ravnomerna i da se dri u uskim granicama. Oksidacija materijala mora biti spreena, to se postie obavljanjem procesa u inertnoj atmosferi. Kako se proces sinterovanja obavlja bez pritiska, gustina modela je manja nego to je to kod livenih materijala. Na brzinu sinterovanja utie vie faktora, ali najvaniji je debljina slojeva od kojih se model generie. Materijal praha takoe utie na vreme potrebno da se generie model. Nakon samog generisanja modela sledi postprocesiranje. U cilju ravnomernog hlae potrebno je da se posle poslednjeg sloja na model nanese jo jedan sloj nja praha debljine nekoliko centimetara. Kada je model potpuno ohla to traje, zbog slabog provoen toplote, nekoliko en, ja asova, taj sloj praha se odstranjuje. ienje modela, posebno nekih njegovih delova (otvora, rukavaca, finih detalja), zahteva precizan i strpljiv rad. Sledei korak postprocesiranja je obrada spoljne povrine modela runim bruenjem ili peskarenjem. Ako se model kombinuje iz vie delova, onda se ti delovi zakljuno lepe u jednu celinu.

9

Najiru primenu ovaj postupak nalazi u domenu plastinih masa. Glavne prednosti SLS: mogu biti korieni razni materijali izrada je, od praha do gotovog dela, jednodnevni proces. Delovi se izrau brzinom 25.4 mm visine ju modela na sat brzo i ekonomino se mogu dobiti i kompleksni delovi

delovi su vrsti i ne zahtevaju posebne potporeza vreme ovravanja se moe desiti da neeljeno ovrsne i deo praha koji za to nije predvien, to ima reperkusije na tanost povrina je, zbog prirode procesa, relativno hrapava potreba za zatitnom atmosferom u radnoj komori poveava trokove procesa

Nedostaci:

treba paljivo delovati tetnim gasovima koji se razvijaju za vreme procesa spajanja, posebno ako je re o PVC materijalu

DTM Korporacija proizvodi maine za ovu tehnologiju. Radna platform (postolje za prah) je krunog oblika, a sa njene obe strane nalaze se magacini za prah iz kojih se material pomou valjka doprema u radni proctor. Platforma je smetena na jednom cilindru koji omoguava egzaktno sputanje platform posle svakog ciklusa nanoenja sloja. Cela maina se zagreva na temperature koja je za oko 4C nia od temperature topljenja praha. Na kraju procesa, pre vae modela, ona se mora ohladiti. nja Najpoznatije su maine nemake firme EOS koja proizvodi nekoliko vrsta. 3D Printing Kao i prethodna, i ova ova RP tehnologija spada u grupu postupaka kod kojih se kao polazni materijal koristi prakasti materijal. Kod ovog postupka sloj prakastog materijala raspore se na povrini platforme/stola a zatim se uje pojedinani kompaktni slojevi kreiraju selektivnim spajanjem/otvrdnjavanjem tog prakastog materijala pomou ink-jet tampaa primenom vezivnog materijala. Mlaznica ubrizgava vezivni materijal po odree noj putanji (prethodno definisanoj raunarskim 3D programom) i na taj nain ciljno spaja, tj. otvrdnjava prah. Nakon otvrdnjavanja jednog sloja, platforma se spusti za veliinu debljine sloja, nova koliina praka se rasporedi na prethodno otvrdnuti sloj i proces se nastavlja sve dok se ne postigne eljena konfiguracija modela kako u x-y ravni tako i du z-ose. Naziv postupka potie od slinosti koji taj postupak ima sa 2D-ink tampaem. U prvoj fazi na platformu se nanosi tanak sloj prakastog materijala a zatim se na taj sloj ciljno ubrizgava vezivno sredstvo, ime se kreira prvi kruti sloj. Zatim se platforma spusti za iznos debljine sloja i postupak se ponavlja sve do konane izrade modela. Tanost postupka zavisi od veliine kapljica vezivnog sredstva i estica praha, od tanosti i poloaja mlaznice kao i od naina na koji se deava difuzija vezivnog sredstva u prahu. Cilindar sa klipom u dojem delu urea odgovoran je za kretanje platforme u vertikalnom pravcu. Mlaznica sa ja vezivnim sredstvom nalazi se na jednom mehanizmu koji joj omoguuje kretanje u dve ose (po jednoj je kretanje bre a po drugoj sporije). Struja vezivnog materijala prekida se pomou posebnog vibratora. U cilju odravanja pravca ubrizgavanja vezivnog sredstva koristi se upravljaki kondenzator. Ovaj postupak je jednostavan i brz, dok je oprema relativno jeftina, to sve utie na veliku rasprostranjenost ovog sistema. Materijal koji se primenjuje moe biti metalni ili keramiki prah.

11.

Postupci na bazi vrstih materijala (LOM-postupak) objanjenje. Karakteristike LOM procesa, primena, prednosti i nedostaci. Oprema za LOM.

Za vee delove, do sada prikazane tehnike sukcesivnog kreiranja slojeva, vrlo su spore. Taj nedostatak je eliminisan kod tzv. LOM (Laminated Object Manufacturing) tehnika. Ovde se laser koristi samo za isecanje konture

10

lamele od datog materijala lim, plastika, papir.... Lamele se slau i spajaju jedna sa drugom inei tako eljeni model/alat/prototip. LOM je jedna od najjednostavnijih metoda izrade 3D-modela, pa ak i gotovog proizvoda. Da bi modeli bili to taniji, slojevi moraju biti to tanji a takoe je i meusobno pozicioniranje pojedinih slojeva od velikog znaaja. Izrada (isecanje) konture sloja moe se obaviti laserom, specijalnim noem ili na neki drugi nain. LOM postupak se odvija na sledei nain: materijal od kojeg se prave folije namotan je u kotur sa koga se dovodi do radne zone. Ispod tog materijala (trake) je pomerljiv sto/platforma. Kada se prva folija isee po konturi pomou laserskog zraka, ona ostaje na stolu, namotaj se pomeri za jedan korak, laserski zrak isee drugu foliju. Delovanjem zagrejanog valjka na tu drugu foliju aktiviraju se materijali za lepljenje kojima se druga folija automatski zalepi za prvu. Na taj nain nastaje 3D telo. Postoji automatska sinhronizacija pokretanja trake, rada laserskog zraka (isecanje folije), delovanje zagrejanog valjka i kretanje stola na dole. Prednost ove metode je brzina rada i mogunost izrade velikih delova. Otpadak materijala se najee iseca u pravilne konfiguracije radi lakeg odstranjivanja sa platforme nakon zavrenog procesa. Model i otpadni materijal koji ga okruuje smeteni su u odgovarajui okvir. Nakon zavretka LOM-postupka model, zajedno sa otpadnim materijalom koji ga okruuje, vadi se iz okvira a zatim se odstranjuju kocke otpadnog materijala. Ova metoda je pogodna za generisanje velikih modela. Primenom lasera za isecanje kontura slojeva mogu se postii visoke brzine isecanja, tj. brzine generisanja modela. Prednost ove metode je i mogunost primene razliitih materijala: papir, plastika, lim. Osnovni nedostatak LOM-modela jeste da imaju razliite osobine u pravcu slojeva i u pravcu normale na slojeve. Takoe, veliki je otpad materijala. Posebno je teko generisati model sa komplikovanim upljinama, konzolama i prepustima. Maina mora biti permanentno nadgledana a ako je radni materijal papir, postoji i opasnost od poara. Jedna od poznatijih firmi koja proizvodi LOM maine je Helisys Inc. California

12.

Uporeenje pojedinih RP/RT tehnologija. Uporeenje RP/RT sa konvecionalnim tehnologijama za generisanje modela. Dalji razvoj RP i RT.

Iako se pojedini RP/RT postupci meus obno sutinski razlikuju, kako po principu na kome su zasnovani tako i po tehnolokim detaljima, ipak je mogue poree po nekim osnovnim kriterijumima kao to su: nje veliina radne komore (a time i modela) tanost modela

vreme izradeLOM ure imaju najvei radni prostor, zatim sledi SL postrojenje. Znatno manje dimenzije radnih komada aji imaju maine za FDM i SLS postupke. Kada je re o tanosti modela, SL je znatno tanija od ostale tri obrade, koje su na priblino istom nivou tanosti. I sa stanovita vremena izrade, SL je superiorna u odnosu na ostale obrade, s tim to je ta razlika najvea u odnosu na LOM. Iz ovog poree mogue je zakljuiti da je LOM pogodan za velike delove kod kojih ne postoje visoki zahtevi za nja tanost iako model moe sadrati dosta detalja. LOM-modeli ne mogu podneti velika optereenja. Nasuprot tome, FDM nudi mogunost izrade sitnijih delova (modela koji su vri i mogu se vie opteretiti). SL je najtanija i najbra obrada i u nekom smislu je ona sinonim za Rapid Prototyping i Rapid Tooling tehnologije. Kvalitet, s druge strane, zavisi i od primenjenog materijala modela: kod LOM-a je to najee papir (mada se mogu primeniti i drugi materijali u vidu folija) a kod SL su to fotopolimeri. Postupci sinterovanja (SLS, FDM, FS) primenjuju iru lepezu prakastih materijala. LOM je veoma pogodan za prva dva tipa modela, proporcionalni i ergonomski, a nije uopte pogodan za prototip).

Proporcionalni model je mogue izraditi pomou sve etiri obrade ali je to, zbog toga to na tom tipu modela nisu potrebni detalji, neekonomino primenom SL i SLS-a. Znaaj SL i SLS raste sve do dizajn modela, tj. funkcionalnog modela. LOM i FDM modele ve od ergonomskog i dizajn modela ispravnije je generisati dodatnim tehnologijama preslikavanja. 11

Uporeenje RP/RT sa konvencionalnim tehnologijama U najveem broju sluajeva modeli se jo uvek izrau nekom od klasinih NC tehnologija. RP i RT tek se ju nedavno pojavila kao jedna interesantna i veoma efikasna alternativa koja u odre enim uslovima prua znatne prednosti u odnosu na klasine NC tehnologije. Izmeu ovih dveju alternativa, NC i RP/RT, postoje odre ene slinosti i razlike. Te slinosti i razlike mogu se najbolje uoiti ako se uporeen izvri prema pojedinim elementima procesa. je Materijal Konvencionalne metode koriste uglavnom metalne materijale, tj. takve materijale koji odgovaraju realnom produktu. RP radi na bazi posebnih materijala ija je paleta uska. Materijali kod RP uslovljeni su samim postupkom, a ne realnim proizvodom. Alati Konvencionalne metode koriste specijalne alate koji su namenjeni konkretnoj geometriji dela (prototipa). esto je za izradu jednog prototipa neophodno koristiti vie razliitih specijalnih alata.

RP postupak ne koristi alat. Izrada prototipa se izvodi na sutinski razliit nain.Konstrukcija prototipa Konvencionalni prototipovi najee se sastoje iz vie delova koji se na kraju procesa, na odree nain ni meus obno spoje. RP prototip je uvek sastavljen iz jednog dela. Kompatibilnost 2D-CAD modeli mogu preko odgovarajuih NC-modula biti direktno pretvoreni u radne programe za maine. Pri tome odra ivanje tog programa najee se mora izraditi na maini za koju je taj program napisan. RP postupak zahteva precizan 3D raunarski model. Na bazi jednog programa (3D modela) mogu se realizovati svi do sada poznati sistemi RP. Tanost Konvencionalnim postupcima postie se tanost koja je karakteristina za mainsku obradu. Tanost RP modela u velikoj meri zavisi od kalibracije postupka. Optimalna tanost se postie ponavljanjem procesa uz istovremeno kalibrisanje.

Iako tehnologije RP i RT tehnologije predstavljaju veoma efikasan nain za brzu izradu modela i prototipova, one nikada nee u potpunosti zameniti konvencionalne tehnologije na tom planu.Dalji razvoj RP i RT svetskim istraivakim laboratorijama ali i u razvojnim odelenjima u industriji intenzivno se radi na daljem usavravanju ovih tehnologija. Ta istraivanja idu u nekoliko pravaca: a) poveanje brzine izrade modela Korienjem brih raunara, kompleksnijih sistema upravljanja i materijala poboljanih osobina u znaajnoj meri se smanjuje vreme izrade modela. Poveanjem brzine poveava se i konkurentska sposobnost RP i RT tehnologija. b) poveanje tanosti modela Dosadanji nivo tanosti koji se moe postii na RP mainama je veoma visok u horizontalnoj ravni ( 0,8 mm) ali, kada je re o vertikalnoj ravni, zbog aditivne prirode samoga procesa, tanost je znatno manja. Poboljanja u laserskoj optici i upravljakoj tehnici motora e dovesti do poveanja tanosti i u vertikalnoj ravni. Takoe, razvoj novih materijala za RP i RT e doprineti povienoj tanosti. c) novi materijali za RP i RT modele Pored polimernih materijala, u novije vreme se koriste i metalni, keramiki i kompozitni materijali koji proiruju mogunosti ove tehnologije i na izradu ireg spektra funkcionalnih modela (polimerni materijali esto nisu pogodni za izradu funkcionalnih modela) d) poveanje dimenzija modela

12

Trenutno, veliina modela koja se moe izraditi RP i RT tehnologijom ograniena je na priblino 0,125 m . Vei delovi moraju se raditi iz segmenata a zatim naknadno spajati. Da bi se to izbeglo, istrauju se mogunosti izrade velikih delova. e) telegenerisanje proizvoda na zahtev Kao jedna od buduih primena, predvia se i tzv. telegenerisanje proizvoda na zahtev (engl. Distance Manufacturing on Demand). Kao sinteza RP i Internet tehnologija, DMD e konstruktorima omoguiti da, sa udaljenih lokacija, alju finalizovana reenja radi fizikog generisanja na RP sistemu. Uvoenj 3D tampaa za kunu primenu moe delovati e suvie ambiciozno, meut m, pre svega petnaest godina, ideju o laserskim tampaima u boji, doekala je slina neverica. i Konano, brzi razvoj RP i RT inicirao je i dalji napredak u oblasti konvencionalnih supstraktivnih tehnologija. Primena raunara u optimizaciji parametara procesa, poboljanju dinamike maina, poveanju brzine rezanja i tanosti samo su neki od pravaca na kojima je postignut znaajan napredak.

3

13.

Naknadne obrade RP/RT modela. Silikonski postupak. Injekciono brizganje uloga RP postupka u procesu. RP/RT modeli se mogu direktno primeniti kao takvi (na primer dizajn model, konceptualni model ali i kao direktan alat/uloak, tzv. meki alat) koristiti kao osnova za dalje procese (na primer votani modeli za precizno livenje, injekciono brizganje i dr.)

Da li e modeli biti korieni bez ili sa naknadnom obradom, zavisi od njihove namene. U zavisnosti od toga da li je ciljni, krajnji proizvod (realni finalni deo) od plastine mase ili metala, mogue su sledee naknadne obrade inicijalnog RP modela: Ako je finalni deo od plastike: silikonska obrada injekciono presovanje (brizganje) Ako je finalni deo od metala: precizno livenje livenje pod pritiskom livenje u pesku livenje u koljke Croning postupak livenje sa isparljivim modelima Silikonski postupak Ovo je najjednostavnija naknadna obrada RP/RT modela. RP-model (pozitiv) se postavlja u silikonsku masu (silikonpolymer) u kojoj ostavlja svoj otisak. Nakon stvrdnjavanja mase, otisak (negativ modela) u masi ostaje trajan, ceo blok se preseca po podeonoj ravni, iz stvrdnute silikonske mase se vadi RP model i, kao rezultat, ostaju dve polovine alata/kalupa koje zajedno ine negativ RP-modela. U svakoj polovini se zatim izrade potrebni otvori za punjenje (ulivanje) i odvod vazduha. Nakon toga u takav kalup moe se ulivati tena plastina masa koja posle stvrdnjavanja daje finalni deo, identian polaznom RP-modelu. U silikonskom kalupu moe se izraditi nekoliko desetina finalnih delova, ali ne ugradbeno fonalnih delova jer su tehnoloko-mehanike osobine tako dobijenog pozitiva daleko ispod zahteva u realnim uslovima. Injekciono presovanje (brizganje) plastike To je najraireniji postupak prerade polimera. Pomou ovog postupka mogue je dobiti delove veoma razliitih, kompleksnih konfiguracija i vrlo visokog kvaliteta, zahvaljujui emu zauzima prvo mesto meu procesima obrade plastike. Sam proces je relativno jednostavan: polimer se zagrevanjem plastificira a zatim, u tenom stanju, ubrizgava u alat sa podeonom ravni koji zagrejanoj masi daje oblik. Nakon hlae i stvrdnjavanja polimera alat se otvara, a radni nja komad se vadi iz njega.

13

Materijal ulazi kroz levak u cilindar koji se zagreva, kako bi se materijal u njemu otopio. Zatim se pomou klipa otopljeni materijal istiskuje kroz mlaznicu i ubrizgava u dvodelni alat (kalup), gde budui radni predmet dobija svoj oblik i dimenzije.

Pored maine sa klipom, u poslednje vreme se sve vie koriste maine kod kojih se materijal u alat ubrizgava pomou pua. Za izrade prototipova ili probnih serija ve se primenjuju alati izrae RP/RT tehnologijama. U principu, postoje ni dva razliita naina izrade alata za injekciono brizganje metodama RP/RT-a: direktni i indirektni postupak. Direktnim postupkom (na primer laserskim sinterovanjem SLS) izrau se obe polovine alata koji se zatim ju ugrau u noseu konstrukciju alata. To su tzv. meki alati (soft tools). je Indirektni postupak primene RP/RT-a u izradi alata za injekciono brizganje sastoji se u sledeem: jednim od postupaka RP, na primer stereolitografijom, izradi se prvi model, pozitiv. Zatim se na njemu odredi poloaj podeone ravni a nekim od specijalnih nanese metalni sloj na obe polovine punog RP-modela. Nakon stvrdnjavanja nanesenog metalnog sloja, nastao je negativ inicijalnog modela oblika koljke, tj. kalup alata.

14.

Naknadne obrade RP/RT modela. Precizno livenje uloga RP postupka u procesu. Livenje pod pritiskom uloga RP postupka u procesu. Livenje u pesku uloga RP postupka u procesu.

Svi do sada poznati RP procesi generiu modele ije su mehanike osobine ispod nivoa delova koji e se kasnije, na bazi tih modela, izra ivati u serijskoj proizvodnji. RP/RT modeli se mogu direktno primeniti kao takvi (na primer dizajn model, konceptualni model ali i kao direktan alat/uloak, tzv. meki alat) koristiti kao osnova za dalje procese (na primer votani modeli za precizno livenje, injekciono brizganje i dr.) Da li e modeli biti korieni bez ili sa naknadnom obradom, zavisi od njihove namene. U zavisnosti od toga da li je ciljni, krajnji proizvod (realni finalni deo) od plastine mase ili metala, mogue su sledee naknadne obrade inicijalnog RP modela: Ako je finalni deo od plastike: silikonska obrada injekciono presovanje (brizganje) Ako je finalni deo od metala: precizno livenje livenje pod pritiskom livenje u pesku livenje u koljke Croning postupak livenje sa isparljivim modelima

Precizno livenje Kao to i sam naziv govori, ova vrsta livenja koristi se, pre svega, za izradu preciznih, sloenih, tankozidnih odlivaka. Njihova dimenziona tanost i kvalitet povrine su veoma visoki.

14

Princip ove vrste livenja sastoji se u topljenju prethodno izrae nog modela. Materijal modela najee je na bazi parafina, stearina ili cerazina. Jedna od osnovnih karakteristika materijala modela je niska taka topljenja. Postupak se odvija na sledei nain: A Montaa prethodno izrae nog modela u komplet, tj. privrivanje pojedinih modela na zajedniki sprovodnik, ime se stvara tz. grozd. Model moe biti izrae RP tehnologijom. n B Umakanje grozda u prethodno pripremljenu suspenziju koja se sastoji iz meavine etil silikata i vatrostalnog materijala. C Nanoenje peska na spoljnu povrinu pojedinih elemenata grozda. D Zagrevanje, topljenje modela unutar koljke i odstranjivanje tenog materijala modela. Na taj nain nastaje o grozd upljih koljki negativa modela. Cela ova konfiguracija se zagreva dva-tri sata u pei na oko 1000 C kako bi izgoreli svi ostaci modela kao i da se ljuska koljke ispee u vstu keramiku masu. ene E U tako izra keramike koljke uliva se rastopljen materijal F Keramike koljke se razbijaju i sa grozda se skidaju pojedini odlivci.

Tehnologija RP/RT u procesu preciznog livenja moe nai primenu prilikom izrade polaznog modela. Ti votani modeli (poetni korak u preciznom livenju) mogu se efikasno dobiti primenom SLS ili FDM. Negativna strana ove varijante je da svaki odlivak zahteva jedan model, to sa stanovita RP-a u nekim sluajevima nije ekonomino. Za vee serije bolje je primeniti LOM postupak za izradu kalupa za votani model. Kod stereolitografskih modela za precizno livenje razvijene su posebne tehnike generisanja modela kojima se moe dobiti model sa upljinama u svojoj unutranjoj strukturi koje ne utiu na bilo koji detalj (funkcionalni ili estetski) budue konfiguracije odlivka dobijenog preciznim livenjem. Sa druge strane, takvi modeli su se pokazali boljima u preciznom livenju od punih modela, i to zbog manje zapremine modela koja treba u procesu livenja da se otopi, tj. odstrani iz koljke. Primena RP u tehnologiji preciznog livenja mogua je i u direktnoj izradi keramikih koljki. Na ovom planu, meut m, postoji jo dosta nereenih problema koji onemoguuju racionalnu primenu u praksi. i Livenje pod pritiskom Kod ove vrste livenja rastopljeni metal se pod visokim pritiskom i velikom brzinom unosi u metalni kalup. Nakon ovravanja, odlivak se vadi iz alata. Kod ove vrste livenja pod pritiskom, komora presovanja je vertikalna, dok je alat (kalup) postavljen tako da mu je podeona ravan vertikalna. Klip hidraulinog cilindra istiskuje rastopljeni metal u kalup, i to kroz odgovarajuu mlaznicu. Ovaj tip livenja pod pritiskom naziva se i livenje sa toplom komorom presovanja, jer je ta komora smetena u rastopljen metal. Postoji i livenje pod pritiskom kod kojeg komora presovanja nije zagrejana spolja.

15

Livenjem pod pritiskom dobijaju se odlivci preteno od lakih metala, ali se u poslednje vreme i elik moe liti na ovaj nain. Karakteristike odlivaka su visoka tanost i kvalitet, mogunost dobijanja odlivaka tankih zidova, sloenih konfiguracija. S obzirom na to da se kod ove vrste livenja pojavljuju visoka mehaniko-termika optereenja alata, primena RP na direktnu izradu kalupa za ove obrade do sada nije poznata. Postoji, meut m, mogunost da se pomou RP izradi i kalup/model za kopirno glodanje kojim bi se izradio kalup za livenje. Dakle, indirektna primena RP i ovde je mogua. Livenje u pesku To je jedna od najraprostranjenijih metoda livenja. Kalup od peska moe se izraditi runo (za manje serije) ili mainski (za vee serije). Kod ovog postupka upljina kalupa, koja ima isti oblik i priblino iste dimenzije kao i budui odlivak, generie se pomou modela. Kalup se izra tako to se meavina sabija oko modela kako bi se dobio to uje taniji otisak modela u pesku. Zatim se model vadi iz polovine kalupa i gornja i donja polovina se sklapaju. Na taj nain u kalupu ostaje upljina-negativ modela, u koju se uliva rastopljeni metal. Modeli za livenje u pesku izrau se od drveta, plastike ili metala. Livenjem sa mainskom izradom kalupa ju mogu se dobiti odlivci mase i do 50 tona. U kontekstu mogunosti primene RP-a u procesu livenja u pesku treba rei da se LOM-postupkom vrlo efikasno mogu izraditi modeli za izradu kalupa.

15.

Naknadne obrade RP/RT modela. Livenje u kalupe od koljki uloga RP postupka u procesu. Livenje sa iparljivim modelima uloga RP postupka u procesu.

Svi do sada poznati RP procesi generiu modele ije su mehanike osobine ispod nivoa delova koji e se kasnije, na bazi tih modela, izra ivati u serijskoj proizvodnji. RP/RT modeli se mogu direktno primeniti kao takvi (na primer dizajn model, konceptualni model ali i kao direktan alat/uloak, tzv. meki alat) koristiti kao osnova za dalje procese (na primer votani modeli za precizno livenje, injekciono brizganje i dr.) Da li e modeli biti korieni bez ili sa naknadnom obradom, zavisi od njihove namene. U zavisnosti od toga da li je ciljni, krajnji proizvod (realni finalni deo) od plastine mase ili metala, mogue su sledee naknadne obrade inicijalnog RP modela: Ako je finalni deo od plastike: silikonska obrada injekciono presovanje (brizganje) Ako je finalni deo od metala: precizno livenje livenje pod pritiskom livenje u pesku livenje u koljke Croning postupak livenje sa isparljivim modelima Livenje u kalupe od koljki Postupak se zasniva na izradi koljki oko modela. A Model zagrejan na 250 C. B Na model se sipa pesak i dri dvadesetak sekundi. Pesak je obloen specijalnom smolom kao vezivnim materijalom. Pod dejstvom toplote smola koja je u kontaktu sa zagrejanim modelom se topi a zatim ovrava. Na taj nain oko modela se formira koljka debljine 5 8 mm. koljke. C Ploa sa peskom i modelom se okree za 180 kako bi se odstranio pesak koji ne uestvuje u formiranju D U posebnoj komori model sa koljkom se zagreva na oko 450C. Tom prilikom koljka u potpunosti ovrsne. E Ovrsnuta polovina koljke se podie tj. odvaja od modela.o

16

F Dve, na opisani nain izrae polovine koljke se posebnim postupkom me ne usobno lepe. G Ulivanjem rastopljenog materijala, smola sagori i odlivci se jednostavno vade iz koljke. RP/RT je mogue koristiti za direktno kreiranje zida koljke. Ovaj postupak se uspeno primenjuje za izradu manjih delova u velikim serijama. Livenje sa isparljivim modelima Kod ovog postupka, koji je novijeg datuma i iroko se koristi u izradi karoserijskih alata i drugih odlivaka preteno veih dimenzija, model koji se koristi pri izradi peanog kalupa je od plastine penaste mase i on prilikom ulivanja rastopljenog metala, usled velike temperature, ispari. Pojedini koraci u postupku su: stvaranje modela od plastine penaste mase oblaganje modela materijalom kalupa (pesak) ulivanje rastopljenog metala, pri emu model isparava vae gotovog komada nje Postupkom RP mogue je izraditi isparljivi model od plastine mase.

16.

Primena RP/RT u mainstvu. Primena RP/RT u graevini. Primena RP/RT u medicini. Konkretni primeri primene RP/RT u proizvodnom mainstvu: Izrada radijatorskog ventila vreme od inicijalnog koncepta do same proizvodnje se skrauje na 18 nedelja. u Ostvaruje se velika uteda po ventilu, a takoe s smanjeni i trokovi za alat. Trajni kalup za votane modele za precizno livenje (npr. golf palica) kod golf palice treba izraditi metalnu glavu. Polazei od eljenog pozitiva (glava golf palice) izrae je negativ pomou LOM-postupka, koji n predstavlja trajni kalup za izradu votanog modela. Izrae votani modeli koriste se dalje u procesu ni preciznog livenja za dobijanje realnog proizvoda. Kuite sijalice lampe: RP zadatak razvoj jednog kuita za prihvat sijalice u lampi Rp postupak selektivno sinterovanje Nain izrade realnog dela u seriji injekciono brizganje Zupanik postupak direktnog selektivnog sinterovanja Usisiva za prainu RP-LS postupak. Model izduvnog sistema urae LS tehnologijom slui za izradu n gotovog dela preciznim livenjem Izrada uloka alata/kalupa za injekciono brizganje (npr. kuite mobilnog telefona) CAD model kuita se prevodi LS postupkom u metalni uloak kalup, u kom se zatim injekcionim brizganjem dobija kuite mobilnog telefona Modeli automobila Izrada rototipa elementa sa spiralnim lopaticama direktnim laserskim sinterovanjem metala. Iz odree nih meavina metalnih prakova (aluminijumske, magnezijumske legure, elik) direktnim sinterovanjem mogu se dobiti veoma precizni prototipovi. Provera raunskih modela i postupaka Eksperimentalno sprovoen optiko-naponske analize na fizikom je RP transparentnom modelu izrae nom SL-postupkom

-

-

-

Primena RP/RT u arhitekturi: Modeli buduih grae vinsko-arhitektonskih objekata slue kao osnov za analize i rasprave strunjaka, investitora i ostalih lica odgovornih za nastanak tih objekata. Posebno je znaajna i efikasna primena RP u procesu rekonstrukcija istorijskih spomenika koji su tokom vremena oteeni, pa ih je potrebno rekonstruisati i obnoviti. Primena RP/RT u medicini:

17

U medicini se ova tehnologija koristi na razliite naine i u razliite svrhe: a) Vizuelizacija nevidljivih struktura delova tela Kreiranje anatomskih 3D modela (koji se u literaturi ponekad nazivaju anatomski faksimili) zahteva primenu razliitih postupaka kojima se generiu potrebni podaci za taj proces. Najee su to: - kompjuterska tomografija CT, pre svega za prikaz strukture kostiju - magnetno-rezonantna tomografija MRT i ultrazvune metode, za mekana tkiva - positron-emisiona tomografija PET i SPECT, za prikaz sistema protoka krvi i razmene materije u telu. Na bazi podataka dobijenih nekom od ovih metoda kreira se , pomou specijalnih softverskih paketa, 3D kompjuterska rekonstrukcija odre enog organa. Sledei korak je RP stvaranje fizikog modela, direktnim ili indirektnim putem, primenom nekih od naknadnih metoda. Tako izra fiziki modeli mogu se koristiti u eni razliite svrhe: - U fazi priprema za kompleksnije operacije za uvebavanje buduih zahvata, analizu eventualnih problema i pronalaenje adekvatnih reenja. - Anatomski faksimili pruaju idealnu mogunost za demonstraciju i edukaciju buduih hirurga. b) Izrada individualnih implantata U kombinaciji sa 3D-CT tehnologija RP omoguuje brzu i preciznu izradu delova ovejeg tela (pre svega kostiju), kao to su kukovi, karlica, zglobovi, ramena, delovi lobanje, kolena i dr. U pitanju su delovi ije su dimenzije i oblik prilagoen konkretnom pacijentu. i c) Izrada medicinskih ure i instrumenata retraktori, skalpeli, operacioni privrivai i dr. aja

17.

Izrada alata za plastino deformisanje metodom RT. Alat za savijanje na abkant presi. Alat za duboko izvlaenje.

Alati u tehnologiji plastinog deformisanja prenose potrebnu silu sa maine na radni predmet, istovremeno dajui oblik radnom predmetu. Oni, u principu predstavljaju upljinu koja je negativ radnog predmeta. Ta upljina se ispunjava materijalom pod odre enim uslovima (sila, pritisak, temperatura, brzina) i tako nastaje radni predmet. Ovi alati mogu biti univerzalni (za vie razliitih obrada i radnih delova) i specijalni (rasprostranjeniji), za izradu jednog radnog predmeta ili grupe slinih radnih predmeta. Zbog dugog vremena izrade, kao i visoke cene, ovi alati su ekonomski isplativi samo u uslovima veih serija. Poto postoji potreba za brzim i ekonomski opravdanim nainom izrade alata za plastino deformisanje, RT tehnologija moe biti veoma uspeno primenjena. Alat za savijanje na abkant presi

Savijanje na abkant presi Alat izrae pomou RT-a se sastoji iz pojedinanih lamela od lima. Lamele se isecaju LOM postupkom, a n zatima se meus obno spajaju (vijcima, zavarivanjem pomou lasera, lepljenjem). Vreme dobijanja alata je veoma brzo, a najvei deo vremana troi se na podeavanje lamela za spajanje. Ovakav alat se moe uspeno primenjivati za manje serije, gde se nezahteva vrhunska tanost.

18

Alat za duboko izvlaenje Isto se moe uraditi pomou LOM postupka. Ako se uporedi alat dobijen RT tehnologijom i konvencionalnim putem (npr. CNC glodanjem) vidi se da je sila izvlaenja na konvencionalnom alatu za 25% nia od one kod LOM alata. Izrada alata za duboko izvlaenje putem Rt ima puno tehnoloko i ekonomsko opravdanje prilikom izrade malih serija i kada se nazahteva velika tanost.

18.

Reverzibilno inenjerstvo. Definisati pojam RE u okviru mainstva (sa skicom poreenja klasinog i reverzibilnog ininjerstva). Oblasti primene tehnike RE u okviru proizvodnog mainstva. Navesti i opisati prednosti integrisanih RP i RE sistema. Opisati prednosti integrisanih RP i RE sistema.

RE se moe posmatrati kao sistemski prilaz za analiziranje nekog postojeeg urea ili sistema i moe se ja primeniti kako za prouavanje procesa projektovanja (odre enog dela/sistema), tako i kao poetni korak u procesu redizajniranja u cilju posmatranja i pristupa mehanizmima na osnovu kojih urea funkcionie. Pojam reverzibilno j inenjerstvo (eng. reverse engineering) u okviru mainstva, u uem smislu, moe se definisati kao proces dupliranja neke postojee komponente, sklopa ili proizvoda, bez pomoi crtea, tehnike dokumentacije ili kompjuterskog modela. U kontekstu prethodnog, tehnika RE se moe primeniti i radi ralanjivanja i prouavanja unutranjih radnih delova mainskog urea odnosno uporei anja aktuelnog urea sa sprovedenim analizama u cilju dobijanja predloga za ja, v ja poboljanje. Za razliku od "klasinog" inenjerskog projektovanja koje poinje od apstraktnog ideje i podrazumeva njenu razradu kroz konceptualno, a zatim i detaljno CAD projektovanje, RE projektovanje poinje fizikim objektom koji se zatim prevodi u CAD model, eventualno prilagoav ili dorau i na kraju izrau nekom od CNC odnosno RP a je je tehnologija. U praksi se RE dela ili proizvoda sprovodi iz jednog od sledeih razloga: originalni proizvoa vie ne proizvodi, ne eli ili nije sposoban da proizvede odree proizvod, odnosno ni zahteva visoke cene za pojedinane delove neadekvatna, nepotpuna ili izgubljena tehnika dokumentacija o proizvodu originalni CAD model nije pogodan za modifikacije ili primenu aktuelnih prozvodnih metoda radi auriranja zastarelih materijala ili zastarelih proizvodnih procesa modernijom opremom i jeftinijim tehnologijama potreba za redizajniranjem proizvoda radi otklanjanja loih karakteristika proizvoda (na primer, pojaano habanje moe biti indikator gde proizvod treba poboljati), odnosno pojaanja dobrih karakteristika proizvoda baziranih na iskustvu iz dugoronog korienja tj. primene analiziranja dobrih i loih karakteristika konkurentskog proizvoda i istraivanja novih prilaza za poboljanje performansi i karakteristika proizvoda osvajanja metoda za testiranje (ispitivanje) proizvoda u cilju razumevanja konkurentskih proizvoda i razvoja boljih proizvoda

Znaaj RE se danas ogleda i kroz njegovu ulogu u skraenju vremena potrebnog za razvoj novog proizvoda. U okviru globalnog konkurentnog trita, proizvoa konstantno tragaju za novim nainima za skraenje vremena i potrebnog za izlazak novog proizvoda na trite. Primenom RE, 3D model proizvoda moe se brzo generisati u digitalnoj formi, remodelirati i eksportovati u neki od sistema za brzu izradu prototipa (rapid prototyping), brzu izradu alata (rapid tooling) ili brzu proizvodnju (rapid manufacturing). U okviru savremene integracije procesa projektovanja i proizvodnje, znaajna panja se posveuje integraciji tehnologija RE i Rapid Prototypinga (RP), koja se moe posmatrati i kroz potrebu za prevazilaenjem problema u translaciji izmeu "sveta elektronskog modeliranja" i "fizikog sveta". Dok RE, kao to je napomenuto, ima za cilj automatsko generisanje kompjuterskog modela od postojeeg fizikog, RP ima za cilj da na osnovu kompjuterskog modela kreira fiziki model, i to brzo i direktno uz minimalnu ljudsku pomo. Mada su se obe tehnologije razvijale praktino nezavisno jedna u odnosu na drugu, dananja istraivanja su sve vie usmerena ka njihovoj integraciji. Integrisani RE RP sistemi se mogu uspeno primenjivati kod: dizajna novih ili redizajna postojeih delova, posebno kada je re o sloenim (free-form) povrinama, kao to je sluaj kod proizvoda sa naglaenim ergonomskim aspektima vizuelizacije i projektovanje sklopova

19

ugradnje modifikacija zahtevanih na nivou prodaje (od strane kupca) direktno u kompjuterski model kozmetike, rekonstruktivne i ortopedske hirurgije, kreiranja protetikih i ortopedskih pomagala (kreiranje implanta i pomagala tano prema potrebi svake osobe), medicinske vizuelizacije (fiziki model pomae lekarima da bolje razumeju i vizuelizuju problem radi pronalaenja reenja, kao i da ih lake objasne pacijentima) kreiranja kompjuterskih modela za grafiku industriju, industriju zabave i filmsku industriju izrade kopija poznatih vajarskih dela za potrebe njihove detaljnije analize ili rekonstrukcije 3D fax maine uniformne teksture na kompleksnim geometrijama (3D tampa sa mogunou izrade makroteksture na freeform povrinama)

19.

Primena lasera u RP i RT. Stvaranje laserskog zraka. Osnovna struktura lasera. Tipovi lasera. Generisanje 3D modela za RP. Razmena 3D modela sa RP sistemina. STL format datoteke. STL prednosti i nedostaci. STL korekcija greaka 3D model radnog predmeta moe biti generisan na razliite naine: 1. CAD softverski sistemi radni model se modelira u nekom od komercijalnih CAD sistema 2. Reverzibilni inenjering fiziki objekat ve postoji, a njegov raunarski model nastaje skeniranjem (najee na koordinatnim mernim mainama) primenom 3D digitajzera 3. Matematiki podaci rezultat su eksperimentalnih merenja ili primene matematikih algoritama za generisanje razliitih funkcionalnih povrina. 4. Medicinski podaci nastaju snimanjem (skeniranjem) delova ljudske anatomije. Za skeniranje se najee koristi medicinski skener (CT) i nuklearna magnetna rezonanca (NMR) 5. Podaci o poprenim presecima podaci su dati za razliite vrste slojeva i ravanskih kontura, najee podaci iz oblasti geofizike, topografije i sl.

20.

Postoji jedan zajedniki geometrijski format koji mogu da prepoznaju i pravilno proitaju svi RP sistemi, dok je proizvoa ima CAD sistema ostavljeno da omogue postprocesiranje svojih CAD modela u taj zajedniki format za razmenu. Problem razmene je time sutinski sveden na aproksimiranje razliitih matematikih opisa geometrije povri, jedinstvenim, univerzalnim opisom. Ovaj jedinstveni opis bazira se na aproksimaciji egzaktnog opisa mreom ravanskih poligona trouglova. Najvei deo CAD sistema raspolae algoritmima za aproksimiranje povri mreom trouglova, kao i mogunou da korisnik odredi tanost aproksimacije, podeavanjem normalnog odstupanja prave (egzaktne) povri objekta od povri trougaonog elementa. Primenom STL formata, objekti se predstavljaju u vidu mree povezanih trouglova. Svaki trougao je predstavljen koordinatama vora i vektorom normale. Pri tome su vorovi trougla navedeni odre enim redosledom koji govori o tome sa koje strane trougla se nalazi unutranja zapremina (masa) objekta. Da bi model, aproksimiran mreom trouglova, bio itljiv za sve RP sisteme, mora biti zapisan u datoketu za razmenu u skladu sa tano definisanim formatom. U upotrebi su dva formata STL datoteke: ASCII i binarni format. Oni nisu u potpunosti kompatibilni, budui da binarni format poseduje mogunost uvanja i nekih dopunskih atributivnih informacija o objektu. ASCII format ima daleko iru primenu od binarnog, buduii da je mali broj RP sistema koji su u stanju da interpretiraju te dopunske informacije. Prednosti STL formata: - Jednostavna konverzija 3D u STL (primenom standardnih jednostavnih algoritama, uz mogunost kontrolisanja tanosti aproksimacije) - Univerzalnost (svi tipovi 3D geometrije mogu se aproksimirati mreom ravanskih trouglova) - Jednostavno generisanje ravanskih preseka - Mogunost segmentacije STL datoteke (vei modeli se mogu podeliti na nekoliko STL datoteka)

20

Nedostaci STL formata: - Problemi svojstveni STL formatu (opirnost i ponavljanje podataka, veliina datoteke, pojava greke zaokruivanja) - Greke u procesu konverzije - Nedostaci u pogledu projektovanja tehnolokog postupka (skupo i vremenski zahtevno korigovanje STL datoteke, nedostatak topolokih informacija, nedostatak tehnolokih parametara) Pojava greaka u sadraju STL datoteke je mogua ak i kada je polazni CAD model urae bez greaka. Za n korekciju STL datoteka koristi se specijalizovani RP softver, iji su predstavnici Solid/View/Pro, 3D verifz, MagicRP i drugi. Najee greke koje se javljaju u sadraju STL datoteka, a zahtevaju korekciju su procepi, pogreno orjentisane normale, netane normale, netani preseci, lane unutranje strukture, neujednaenosti, degeneracija poligona. Procepi - U idealnom sluaju poligoni iz STL datoteke trebalo bi da formiraju potpuno zatvorene ljuske koje ine zapreminu modela. Ako bilo koji poligon nedostaje, doi e do pojave procepa, pa nije vie mogue razlikovati unutranju od spoljanje strane. Prilikom korienja STL datoteke za generisanje renjeva, procepi takoe uzrokuju stavaranje otvorenih kontura, to u fazi izrade dovodi do pojave netanih vektora normale. Pogreno orjentisane normale Smerovi normala na pojedinim pologonima mogu biti obrnuti na suprotnu stranu, to dovodi do neusaglaenosti njihove orjentacije sa ostatkom pripadajue povri. Netane normale Do pojave ovoga dolazi u sluaju kada se pojedine normale iz STL datoteke ne podudaraju sa normalama u vorovima odgovarajuih poligona. Netani preseci Ovo se deava u sluaju kada se linija preseka dva poligona ne poklapa sa njihovim ivicama (pojava preklopljenih poligona). Lane unutranje strukture Do pojave ovoga moe doi usled greaka u geometrijskim algoritmima prilikom zatvaranja procepa u STL datoteci. Uzrok takoe moe biti i solid modeliranje koje ne odgovara zahtevima RP tehnologije. Neujednaenosti prilikom spajanja dve razliite STL datoteke, pri emu se neujednaenost javlja u vidu razlike u tolerancijskim vrednostima i pojave procepa na mestu preseka dva STL modela koji pripadaju razliitim datotekama. Degeneracija trougaonih poligona Razlikuju se topoloka i geometrijska degeneracija. Do topoloke dolazi kada se dva ili vie vorova jednog poligona poklapaju. Ovakva dsegeneracija ne ostavlja posledice na geometriju ili spojeve poligona i topoloki degenerisan poligon se moe odbaciti. Do geometrijske degeneracije dolazi kada su svi vorovi poligona jasno izdvojeni, a sve ivice poligona su kolinearne. Geometrijski degenerisan poligon nema normalu, ali sadri implicitne topoloke informacije o tome na koji nain su spojeni susedni poligoni. Ovakav poligon se ne moe odbaciti.

21.

Podela VR hardverskih komponenti uredjaja unutar kategorija. VR hardverske komponente dele se na: 1. Primarne ulazne urea je a. 3D pokazivaki urea ji b. Urea za gestikulaciju rukom ji c. Urea za gestikulaciju telom ji 2. Urea za praenje kretanja ji a. Urea za praenje kretanja glave/ruke ji b. Urea za praenje kretanja oiju ji 3. Izlazni urea ji a. Ekranski ure aji b. Audio urea ji c. Haptiki urea ji d. Urea za kretanje ji e. Olfaktorni ure aji 4. Raunarske platforme za VR

na

kategorije

i

podela

na

tipove

21

22.

Primarni ulazni Cubic Mouse.

ureaji.

Objasniti

princip

funkcionisanja

ureaja

3D pokazivaki urea zasnivaju se na 6 stepeni slobode kretanja. 3 translacije i 3 rotacije. 3D mi: u njegovom ji telu se nalazi urea za praenje kretanja. Poseduje 6 tapova i nekoliko tastera. Tasteri slue za zamrzavanje kretanja i j zumiranje. Ima tri vrste kretanja: 1. pomeranje celog urea (3 rotacije i 3 translacije) ja 2. aksijalno pomeranje tapova (uvlaenje/izvlaenje tapova iz kocke dovodi do aksijalnog pomeranja presenih ravni na predmetu) 3. rotiranje tapova dovodi do rotiranja presenih ravni na predmetu

23.

Primarni ulazni ureaji: Objasniti princip funkcionisanja instrument-rukavice 5DT Ultra 5.

Ureaji za gestikulaciju rukom mere - u realnom vremenu - poloaj prstiju (u nekim sluajevima i runog zgloba), omoguavajui korisniku prirodnu interakciju sa virtuelnim okruenjem, koja bazira na prepoznavanju gestova. Koristei instrument rukavicu kao ulazni urea korisnik moe da izvrava odreene operacije upotrebom j, gestova. U osnovne gestove koje DVDS prepoznaje

Gestovi koji se koriste za izdavanje naredbi

Tehniko reenje primenjeno u ovoj rukavici omoguava merenje inkrementalnih promena konfiguracije korisnikovih prstiju, na taj nain to se mere uglovi savijanja u zglobovima prstiju. Koristi optike senzore (optika vlakna). Kada je ruka opruena jaina signala je nepromenjena (pad napona priblino 0), a usled savijanja dolazi do malog pada napona i to se registruje kao pokret. Granina stanja su (na ovaj nain se vri kalibracija urea ja): oprueni prsti zgreni prsti Koriste se samo 4 prsta, bez palca (on se koristi na drugaiji nain), tako da imamo 24 16 razliitih stanja (gestova). Broj optikih senzora zavisi od toga da li treba meriti savijanje u svim zglobovima prstiju ili samo u po jednom zglobu na svakom prstu. U najednostavnijoj kofiguraciji ova rukavica ima samo 5 senzora (za svaki prst ruke po jedan).

22

24.

Oblasti primene VR tehnologija u virtuelnoj proizvodnji.

Napredak u razvoju tehnologije VR doveo je do njene primene u razliitim sferama delatnosti (vojna, medicina, zabava, edukacija...). Postoje tri karakteristina domena (oblasti) primene VR tehnologija: 1. projektovanje proizvoda a. virtuelno konceptualno/detaljno projektovanje b. virtuelna izrada prototipova 2. proizvodni procesi a. virtuelna mainska obrada b. virtuelna montaa c. virtuelna kontrola kvaliteta 3. upravljanje operacijama a. virtuelno planiranje b. virtuelna simulacija procesa c. virtuelno obuavanje 25. Primena tehnologija virtuelne stvarnosti u projektovanju proizvoda.

Osnovni zadatak primene VR u projektovanju proizvoda jeste da polazei od idejnog reenja (koncept proizvoda) doe do optimalnog projektnog reenja za proizvod i da generie osnovnu varijantu tehnolokog postupka za njegovu izradu. Izlazni rezultati treba da budu: Model proizvoda Virtuelni prototipovi Procene trokova Aktivnosti koje se odvijaju su: Konceptualno i detaljno projektovanje proizvoda Izrada prototipova Rad u virtuelnom okruenju omoguava projektantu da ostvari prirodniju interakciju sa modelom (vea sloboda i kreativnost u radu) i da posmatra proizvod sa stanovita krajnjeg kupca. Virtuelni prototip je raunarska simulacija fizikog proizvoda koja moe biti prezentovana, analizirana i testirana. Omoguava planiranje proizvodnje, prezentaciju klijentima, podrku upravljakim odlukama. On treba da obuhvata: 3D CAD model Model interakcije korisnik/proizvod Inenjersku analizu i analizu mogunosti za proizvodnju

26.

Primena tehnologija virtuelne stvarnosti u proizvodnim procesima.

Zadatak primena VR u proizvodnim procesima je da omogui optimalno korienje proizvodnih resursa (maina, alata, pribora, itd.), te da kroz simulacije omogui vrednovanje alternativnih tehnolokih postupaka. Ulaz za ovu fazu je model proizvoda, a izlazni rezultati su: Virtuelni plan proizvodnje Novi tehnoloki postupci Precizirani trokovi proizvodnje i rokovi isporuke Primena simulacije usmerena je na: Mainsku obradu Montau Kontrolu kvaliteta

23