Proces izrade proizvoda rapid tehnologijama

Mašinski fakultet Niš

Članovi tima:Đorđević Nenad 8642Nikolić Nemanja 8748Veličković Ivan 8619

Merenje dimenzija postojećeg objekta vršeno je upotrebom komparatera.Merenje je vršeno u sedam ravni.Rezultati koji

su dobijeni koriste se za dobijanje oblaka tačaka.

GEOMETRIJSKI MODEL

U Pro-Engineer-ovom modulu za izradu alata Pro-mold-u vršimokonstrukciju alata na sledeći način:

•Na osnovu dimenzija 3D modela propisujemo dimenzije kalupa •Izrađuje se kalupna šupljina koja se uvećava za 1% zbog skupljanja plastike

•Određuje se ravan razdvajanja alata

Sledeći korak je optimizacija alata po kojom se podrazumeva pronalaženje najboljeg ulivnog mesta pri brizganju.Optimalno ulivno mesto podrazumeva mogućnost izvođenja u alatu, najbolji kvalitet dobijenog dela, najkraće vreme brizganja, najbolja raspodela pritiska prilikom brizganja,dobar predviđeni kvalitet izrađenog dela.

•Izrada dobrog STL fajla je povezana sa tačnošću dela i sa fizičkim dimenzijama dela.Za delove manje od 100x100x100mm i sa malim radijusima zaobljenja treba očekivati najbolje vrednosti za tačnost STL datoteke.Najvažnije stvar za dobijanje dobre STL datoteke je pravilno podešavanje dva paremetra:•CHORD HEIGHT•ANGLE CONTROLIdealna vrednost za CHORD HEIGHT treba biti 0.01-0.02, za ANGLE CONTROL 0.Vrednosti za CHORD HEIGHT veće od 0.05 treba izbegavati jer su izvan većine tolerancija koje propisuju vodeće firme.

Izrada STL fajla

Laminated Object ManufacturingDelovi objekata se odsecaju od papira ili nekog drugog materijala pomoću lasera.Papir se odmotava sa valjka i lepi se na prethodni sloj pomoću zagrejanog valjka koji topi plastičnu presvlaku sa ledjne strane papira .Optički sistem montiran na X-Y postolje i oslikava trag.Posle odsecanja sloja višak papira se odstranjuje da bi se dobio sloj koji treba.Otpadni papir se namotava na rolnu za otpadni papir.Za odredjenu geometriju delova potrebno je više vremena da se odstrani višak materijala.Postoje varijacije u ovoj metodi.Može se koristiti i nož umesto lasera za odsecanje svakog sloja.Postoje varijacije kojepovećavaju brzinu. Kvalitet površina, tačnost i stabilnost papirnih objekata nisu tako dobre kao kod ostalih RP tehnologija. Cena materijala je mala, objekti potsećaju na drvene i naknadna se mogu obradjivati kao takve.Tehnologija je pogodna za delove za livenje u pešćanim kalupima.i ako postoje ograničenja u materijalu, delovi se mogu izradjivati od plastike, kompozitnih materijala, keramike i metala. Najveći distributer za LOM sisteme je HELISYS, ali postoje i druge kompanije sa sličnim LOM tehnologijama.

Fused Deposition ModellingFDM je druga po redu zastupljena u koriščenju RP tehnologija posle SLA. Plastični filament se odmotava sa kalema i snabdeva materijalom brizgaljku. Brizgaljka se zagreva, topi plastiku i ima mehanizam koji omogućava da mlaz topljene plastike moze da se uključuje i isključuje. Brizgaljka se montira na mehaničko postolje koje moze da se pomera i u horizontalnom i vertikalnom smeru. Kako se brizgaljka pomera preko stola u skladu sa odgovarajućom geometrijom ostavlja tanku presvlaku plastike koja formira svaki sloj. Plastika očvršćaca odmah nakon istiskivanja iz brizgaljke i dolaska na prethodni sloj. Ceo sistem je opremljen komorom koja je na temperaturi tek nešto iznad tačke topljena plastike. Materijali koji se koriste su ABS i vosak za livenje u kalupu. Noseća struktura se izradjuje za viseću geometriju i kasnije se uklanjaju lomljenjem od ostatka objekta. Ova metoda zahteva mali radni prostor i ne pravi buku. Imaju slabiji kvalitet površina od SLA.

3D PrintingČesto se koristi za direktnu izradu kao i za RP. Proces počinje tako što se sloj praškastog materijala nanosi na vrh komore za fabrikaciju. Da bi se ovo ostvarilo, odmerene količine praha se uzimaju iz slične komore za snabdevanje pomerajući klip inkrementalno. Zatim valjak distribuira i komprimuje prah na vrhu fabrikacione komore. Brizgaljka sa više kanala naizmenično nanosi tečno adhezivno sredstvo na dvodimenzionalni kalup na sloj praškastog materijala koji postaje čvrst na mestima gde je adhezivno sredstvo nanešeno i formira sloj na objektu. Kada se jedan sloj završi klip u fabrikacionoj komori se spušta na dole, u zavisnosti od debljine sloja i proces se ponavlja sve dok se unutar praškaste komore ne formira ceo obllik. Nakon završetka, objekat se podiže i skida se višak praška. Nikakve spoljašne noseće strukture se ne preporučuje tokom izrade. 3D printing ima prednosti u brzini izrade i malih troškova materijala. Ovo je najverovatnije najbrža od svih RP tehnologija. Medjutim, postoje ograničenja u rezoluciji, kvalitetu površina, lomljivosti dela i raspoloživih materijala.

StereolithographyStereolitografija je najviše zastupljena RP tehnologija. Stereolitografijom se dobijaju plastični delovi i objekti iz slojeva putem puštanja laserskog zraka na površinu kade u kojoj je tečan foto polimer. Ova klasa matarijala brzo očvšćava tamo gde laserski zrak dodirne površinu tečnosti. Kada se jedan sloj oformi, spušta se za malu visinu unutar kade i sledeći se nanosi na površinu prvog. Adhezivna svojstva materijala uzrokuju da slojevi budu čvrsto povezani medju sobom i brzo formiraju kompletan trodimenzionalni objekat nakon formiranja svih slojeva posebno. Neki objekti moraju imati noseću strukturu. Oni se izradjuju ili ručno ili automatski i izradjuju se zajedno sa objektom. Nakon završetka procesa izrade, objekat se podiže iz kade i sklanja se noseća struktura. Smatra se da stereolitografija omogućava najveću tačnost i najbolji kvalitet površina od svih ostalih RP tehnologija. Tokom godina razvijen je širok spektar materijala sa termoplastičnim svojstvima. Ograničen izbor promene boje materijala u biomedicinske i druge primene je moguć. U novije vreme razvijeni su i materijali na bazi keramike.Ova tehnologija se primenjuje za izradu delova velikih dimenzija. Kao nedostatak, rad sa tečnim materijalima može biti komplikovan i delovi često zahtevaju postprocesiranje u odvojenim aparaturama u obliku kade za poboljšanje stabilnosti, čvstoće i drugih karakteristika.

Selective Laser SinteringTermoplastični prah se nanosi valjkom na površinu cilindra za fabrikaciju.Klip cilindra se pomera nadole za po jedan sloj objekta da omogući nanošenje novog sloja praha.Sistem za snabdevanje prahom je sličan kao i fabrikacioni cilindar.U ovom klip se kreće nagore inkrementalno i snabdeva odmerenom količinom praha za svaki sloj.Laserski zrak se zatim pušta preko površine sloja ovog slabo kompaktnog praha i selektivno ga očvršćava da oformi sloj.Fabrikaciona komora je podešena na temperaturu tek nešto nižu od tačke topljenja praha tako da toplota lasera treba da samo malo poveća temperaturu da bi omogućila sinterovanje.Ovo uveliko ubrzava proces.Proces se ponavlja dok se ceo objekat ne formira.Nakon formiranja celog objekta klip se podiže nagore i podiže deo.Višak praha se jednostavno skida i može se naknadno završno obraditi.Nikakve noseće strukture nisu potrebne sa ovom metodom.SLS nudi ključne prednosti pri izradi funkcionalnih modela delova posebno kod finalnih materijala.Međutim,ceo sistem je mehanički kompleksniji od SLA i mnogih drugih tehnologija.Širok spektar termoplastičnih materijala,kao što su: najlon,staklom punjeni najlon i polistiren su raspoloživi za korišćenje.Kvalitet površina i tačnost nisu dobre kao kod SLA,ali karakteristike materijala su približne.Ovaj metod se koristi kod direktne izrade metalnih i keramičkih objekata i alata.Posledica sinterovanja materijala je poroznost.Može biti noephodno da se u deo(naročito ako je metalni)infiltira neki drugi materijal da bi poboljšao mehaničke karakteristike

RAPID PROTOTYPINGZa izradu prototipa koristimo SLA tehnologiju jer je najviše zastupljena na tržištu,ima veliku tačnost,visok kvalitet dobijenih površina.Mašina na kojoj će se raditi prototip je SLA 7000 firme 3D Systems,a materijal od koga će se izraditi prototip će biti ACCUGEN 100.

SLA 7000SLA 7000 je tri puta brža od većine mašina za izradu prototipa SLA tehnologijom.Debljina sloja je0,0254 mm sa veoma visokim kvalitetom površina koji rezultira daleko manjim vremenom postprocesiranja.Ovo je mašina pete generacije,ima visoku pouzdanost,optički sistem koji malovibrira i revolucionarne inovacije u pogledu laserske tehnologije,smanjuje troškove u vremenu inovcu.

ACCUGEN 100Najbrži materijal,najpouzdaniji,dobre čvrstoće,koristi se za izradu na mašini SLA 7000.Maksimizujeproduktivnost više od bilo kog drugog SLA materijala.Za 40% je brži od sličnog materijala prethodnegeneracije.Gradi jake delove sa lako uklonjivom nosećom strukturom i dobrim kvalitetom povšina.Odlično se pokazao na testovima za dimenzionalnu stabilnost,tačnost i dugotrajnost modela.

RAPID TOOLINGOdlučujemo se za direktnu izradu alata i SLS tehnologiju,jer se jedino ovom tehnologijom mogu izrađivati alati od metala.RT proces će se obavljati mašini LASERFORM OVEN korišćenjem materijala ST-100

VANGUARD HSPredstavlja četvrtu generaciju SLS tehnologije.VANGUARD HS je prvi SLS sistem razvijen specijalno za brze tehnologije proizvodnje.Sa VANGUARD sistemom se jednostavno od CAD fajla dolazi do po-uzdanog,funkcionalnog plastičnog ili metalnog dela ili alata,u deliću vremena od potrebnog za dobijanje konvencionalnim metodama mašinske obrade i izrade alata.Funkcionalni deo se dobija istog dana iz CAD fajla.Pogodna je i za delove malih i većih dimenzija,sa veoma kratkim vremenom postprocesiranja.Gradi čvrst ,pouzdan kompleksni alat sa slojevima reda veličine 0,5 mm,bez trošenja vremena i novca zaCNC programiranje.Samo se ubaci bilo koji STL fajl u VANGUARD HS sistem u samo jednoj operacijii mašina je spremna za rad.

LASERFORM ST-100ST-100 je metalni materijal razvijen isključivo za SLS tehnologiju.Idealan je za izradu funkcionalnih metalnih prototipa,delova i alata direktno iz CAD fajlova bez trošenja vremena,livenja,mašinske obradei CNC programiranja.Alati izrađeni od ovog materijala su veoma trajni da mogu da se koriste za izraduviše od 100000 delova od plastike,zavisno od materijala koji se koristi za brizganje.Delovi izrađeni odovog materijala se ni malo ne razlikuju po kvalitetu i tolerancijama od delova izrađenih tehnologijomINVESTMENT CASTING.Pogodni su za završnu obradu i poliranje konvencionalnim metodama.