Standardi za razmjenu CAD podataka

STEP predstavlja sveobuhvatan ISO standard (ISO 10303) za razmjenu podataka modela proizvoda kojim se opisuje na koji način je potrebno predstaviti i razmijeniti digitalne informacije proizvoda. STEP je nastao 1983. godine i baziran je na prethodnim saznanjima nacionalnih standarda za razmjenu podataka kao što su IGES, VDAFS, SET i CAD*I. STEP standard je preuzeo osnovnu arhitekturu iz PDES standarda, EXPRESS jezik i funkcioniranje na tri nivoa:

1. aplikativni nivo, koji pokriva pojedina područja primjene i daje mogućnost izbora onih elemenata STEP standarda, koji su interesantni za određeno područje, ali i dopune novim elementima, koji nisu obuhvaćeni STEP standardom (ostavlja se mogućnost korisniku da definiše svoj aplikativni protokol),

2. logički nivo, na kome se podaci o proizvodu (makro i mikro-geometrija,

svojstva i stanja materijala, tolerancije,...) transformišu u formalni (informacioni) model – EXSPRESS specifikaciju. Taj opis se sastoji iz jedne ili više shema, koje obuhvataju entitete s atributima, pravilima i ograničenjima, predstavljeni odgovarajućim tipovima podataka i

3. fizički (implemetacioni) nivo, na kome se definišu fizičke datoteke i formati

zapisa

Slika 5.1. STEP interfejs između CAx komponenata

U STEP standardu posvećena je velika pažnja metodama testiranja prilagođenosti softverskih rješenja ovom standardu, što buduće korisnike rješava briga kod implementacije softvera razvijenih na bazi STEP tehnologije. Dakle, STEP standard je osnova za kreiranje – arhiviranje – certifikaciju – korištenje – ažuriranje baze podataka o proizvodima.

5.1. ISO 10303-STEP standard

ISO 10303 ili STEP (eng. Standard for Exchanging Product Data) je međunarodni standard za računalno primjenjiv prikaz i razmjenu podataka o proizvodu. Cilj standarda je osigurati neutralni mehanizam za opisivanje i razmjenu podataka o proizvodu tokom životnog vijeka proizvoda, neovisno o sistemu koji ga koristi. Priroda tog opisa čini STEP pogodnim ne samo za razmjenu podataka u neutralnom formatu nego i kao osnovu za implementiranje baza podataka o proizvodu koje mogu poslužiti za spremanje i dijeljenje istih između različitih korisnika i aplikacija [66]. Početno zamišljeni kontekst korištenja standarda možemo podijeliti na [67]:

- Razmjenu podataka o proizvodu definiše način razmjene podataka o proizvodu između različitih aplikacija. Primjena standarda u ovom kontekstu definiše oblik podataka koji se razmjenjuje između aplikacija. Svaka aplikacija pritom zadržava kopiju podataka u vlastitom obliku. Razmjenu podataka čini transfer informacija između jednog programskog sistema ka drugom, kroz medij koji predstavlja stanje informacije u jednom vremenskom trenutku. Te informacije pohranjuju se digitalno u ASCII ili binarnom zapisu. Glavne značajke korištenja konteksta razmjene podataka o proizvodu su: iniciranje od strane stvaratelja informacije, transformacija podataka u neutralnom formatu, sadržaj koji je određen diskretnom vrijednošću u vremenu i stvara se kopija podataka;

- Dijeljenje podataka o proizvodu definiše pristup i način korištenja nad jednom kopijom podataka između više aplikacija simultano. Primjena Informacijski model standarda u ovom kontekstu je u osmaterijevanju podrške za kreiranje sučelja između pojedine kopije podataka i aplikacija koje ih dijele. Aplikacije ne čuvaju podatke u vlastitom obliku zapisa. Dijeljenje omogućuje jedan logički izvor informacija kojem različiti programski sistemi imaju pristup. Kontrola pristupa, ispravljanje informacija i vlasništvo nad podacima su kontrolirani implementacijom i administracijom izvora informacije. Glavne osobine konteksta dijeljenja podataka o proizvodu su: iniciranje od strane primatelja podatka, podacima se manipulira na

zahtjev primatelja, postoje nivoi pristupa podacima i postoji samo jedan izvor podatka;

- Arhiviranje podataka o proizvodu definiše načine i procedure dugovječnog spremanja podatka, te je kao takav iskoristiv za podršku procesima arhiviranja podataka.

5.1.1 Struktura ISO 10303 - STEP standarda

Struktura STEP standarda podijeljena je u više dijelova, koji se mogu kategorizirati u nekoliko glavnih grupa [Slika 6 - 1]:

- Deskriptivne metode predstavljaju mehanizme za definisanje strukture podataka standarda te definišu jezik (EXPRESS) za specifikaciju formalnog opisa podataka [68];

- Integrirani informacijski resursi osnovni su semantički elementi koji se koriste za opis proizvoda te osiguravaju seriju općenitih EXPRESS modela od kojih su sačinjeni aplikacijski protokoli. Najveći dio podrške STEP-a razmjeni geometrije definišen je unutar ovih resursa, uključujući podršku za žičane modele, geometriju površina i geometriju punih tijela. Osim toga sadrže podršku za inženjerske analize, proces konstruiranja, materijale te vizualno predočenje. Općenito se može reći da ako neki model mora biti uključen na nekoliko mjesta u STEP-u, biti će definišen unutar integriranih informacijskih resursa;

- Aplikacijski protokoli jesu informacijski modeli koji opisuju individualnu primjenu standarda za razmjenu i upravljanje s podacima o proizvodu Aplikacijski protokoli sadrže informacijske modele zapisane u EXPRESS-u koji zadovoljavaju specifične zahtjeve, za opis proizvoda, definišene aplikacijskim kontekstom, te predstavljaju dijelove STEP-a koji se mogu implementirati. Aplikacijski protokoli predstavljaju najveći i najznačajniji dio standarda. Većina dijelova je u razvoju dok je manji dio usvojen. Za razliku od integriranih resursa, koji definišu načine prikaza geometrije, aplikacijski protokoli definišu upotrebu tih prikaza. Aplikacijski protokoli mogu se implementirati uporabom jedne od implementacijskih metoda; Informacijski model

- Implementacijske metode predstavljaju standardne tehnike implementacije aplikacijskih protokola. Svaka metoda implementacije određuje način na koji se struktura podataka definišena STEP-om može preslikati u prikaz informacija (npr. tekstualna datoteka) i/ili pristup Informacijski model informacijama (npr. veza prema programskim (jezicima). Implementacijske metode uključuju razmjene podataka upotrebom fizičkih datoteke, standardno sučelje za pristup podacima (SDAI), te sučelja prema programskim jezicima C, C++, FORTRAN, JAVA, XML;

- Metode za testiranje i potvrđivanje - opisuju metodologiju testiranja i potvrđivanja različitih dijelova STEP-a.

Slika 5.2. Struktura STEP standarda

Dijelovi standarda, koje čine deskriptivne i implementacijske metode, odvojeni su od dijelova ovisnih o industrijskoj grani (aplikacijskih protokola). Trenutno su aplikacijski protokoli definisani za strojarske i električne proizvode, a u razvoju su aplikacijski protokoli za definisanje kompozitnih materijala, savijanja limova, automobilsku industriju, proizvodne procese, brodograđevnu industriju, itd.

5.1.2 EXPRESS

EXPRESS je razvijen kao jezik za formalno opisivanje informacijskih modela. Počeci razvoja jezika datiraju iz 1982. godine kada se u okviru PDDI (eng. Product Data Definition Interface) projekta razvio DSL jezik, na osnovu kojega se 1986. godine razvio EXPRESS. Značajke EXPRESS jezika su:

- EXPRESS se može upotrebiti za opisivanje ograničenja te strukture i relacija između podataka. Ograničenja predstavljaju eksplicitan oblik zadovoljenja ispravnosti informacijskog modela;

- Modeli podataka opisani EXPRESS-om mogu se obrađivati uporabom računala tj. uporabom određenih programskih rješenja. Na ovaj način je izbjegnuta potreba za korisničkom interpretacijom ili transkripcijom zapisa;

- EXPRESS je međunarodno priznati standard za formalno opisivanje

- Modela podataka što predstavlja veliku prednost pri upotrebi.

Jezik je do danas prošao kroz nekoliko verzija te se razvijao simultano sa razvojem STEP-a. Tokom izrade pojedinih verzija EXPRESS je poprimio neke mogućnosti drugih programskih jezika (C, C++, ADA, Algol, Euler, Modula-2, Pascal, PL/I, SQL).

Osnovni element EXPRESS-a je shema. Shema sadrži definiciju modela i služi za određivanje granica definicije modela te kao mehanizam podjele velikih informacijskih modela. U svakoj shemi postoje tri kategorije definicija:

- definicije entiteta - opisuju klase objekata stvarnog svijeta uz pripadajuće osobine. Osobine objekata nazivaju se atributi. Atributi mogu predstavljati jednostavne vrijednosti (naziv, težina, itd.) ili relacije između instanci. Entiteti se mogu organizirati u hijerarhijske strukture te na taj način nasljeđivati atribute od nadređenih entiteta. Mehanizam nasljeđivanja podržava jednostruko i višestruko nasljeđivanje tzv. AND/OR nasljeđivanje; Informacijski model

- definicije tipova - opisuju područja mogućih vrijednosti podataka. Jezik podržava nekoliko ugrađenih tipova podataka, na osnovu kojih se mogu kreirati novi tipovi, uporabom mehanizama generalizacije ili agregacije tipova podataka;

- definicije algoritama - predstavljaju definicije funkcija ili procedura koje služe za definisanje ograničenja.

Atributi se mogu prikazati pomoću jednostavnog tipa podataka (npr. integer, string.) ili preko složenog tipa podataka tj. drugog entiteta. Tipovi podataka određuju područje vrijednosti podataka. Podržani tipovi podataka dijele se na: jednostavne, složene, imenovane i dizajnerske tipove podataka.

Složeni tipovi podataka predstavljaju uređene i neuređene skupine elemenata nekog osnovnog tipa. Imenovani tipovi podataka mogu se dodatno podijeliti na: entitete (predstavljaju objekte koji se koriste u jeziku i pomoću kojih se opisuje domena), svojstva entiteta (opisuju se oblicima uz mogućnost da i sam entitet može postati atribut drugog entiteta), i na definišene tipove (koji predstavljaju proširenje skupa standardnih tipova podataka).

Dizajnerski tipovi podataka predstavlja skupinu podataka koju čine:

- enumeration, enumeracijski tip koji čine uređeni skupovi vrijednosti prikazani imenima i

- select, odabrani tipovi koje čine imenovane skupine drugih tipova.

U EXPRESS-u entiteti su definisani kao klase. Iz definisanih klasa mogu se derivirati druge klase koje nasljeđuju osobine nadređenih klasa. U EXPRESS-u je mehanizam za određivanje klasifikacije ostvaren strukturom nadređeni

entiteti/derivirani entiteti. Derivirani entiteti mogu biti međusobno povezani na različite načine ovisno o zadanom operatoru. Dozvoljeni operatori za određivanje odnosa između deriviranih entiteta jesu:

� ONEOF instance deriviranih entiteta se međusobno isključuju,

� ANDOR ukoliko se instance deriviranih entiteta međusobno ne isključuju ili uključuju tada se odnos između njih definiše kao ANDOR i

� AND omogućava definisanje vi.estrukih međusobno uključivih relacija.

Derivirani entiteti nasljeđuju atribute nadređenih te ukoliko derivirani entitet ima više od jednog nadređenog tada nasljeđuje atribute svih nadređenih. No, prilikom višestrukog nasljeđivanja može doći do konflikta između atributa različitih nadređenih entiteta.

Navedena situacija se rješava na taj način što svaki atribut može imati prefiks koji sadrži ime nadređenog entiteta iz kojega se atribut nasljeđuje. Informacijski model EXPRESS-a definišen je shemama koje sadrže definiciju etniteta, tipova, funkcija i procedura, te pravila na entitetima i pravila koja definišu relacije između entiteta ili relacija.

U EXPRESS-u definišena pravila se ne mogu izvršavati niti se varijablama mogu pridružiti vrijednosti, ali je uključena potpuna proceduralno-jezična sintaksa za određivanje pravila. EXPRESS je potpuni Informacijski model proceduralni jezik za definiciju strukturalnih i varijabilnih relacija, omogućuje definiciju apstraktnih tipova podataka, koristeći ograničenja za opis ponašanja objekta. Bitno je naglasiti da je jezik samo specifikacija i nije izvršan. Zbog gore navedenih osobinama EXPRESS je izabran za modeliranje informacijskog modela za konfiguriranje proizvoda modularne arhitekture.

a) EXPRESS

b) EXPRESS-G

Slika 5.3 Primjer zapisa u EXPRESS-u i EXPRESS-G Informacijski model

Struktura informacijskog modela

Informacijski model za podršku konfiguriranju proizvoda modularne arhitekture temeljem zahtjeva naručitelja razmatra se kao tema istraživanja prikazanog u ovom radu. Dijelovi modela, prikazani na slici [Slika 5.4], predstavljaju skupinu entiteta uz pomoću kojih su opisana područja vezana uz konfiguriranje proizvoda modularne arhitekture. Navedeni informacijski model opisan je u skladu sa semantikom STEP standarda i realiziran je kori.tenjem aplikacijskog protokola ISO 10303-214 (STEP AP214) koji opisuje podatke za procese u auto industriji.

Slika 5.4. Struktura informacijskog modela

Informacijski model obuhvaća:

- zahtjeve i listu zahtjeva naručitelja - određuje entitete za opisivanje zahtjeva i liste zahtjeva potrebnih za određivanje varijante proizvoda,

- familiju proizvoda i varijantu proizvoda - određuje entitete potrebne za opisivanje familija proizvoda i varijanata proizvoda,

- module i vrste modula - određuje entitete za opisivanje i klasifikaciju modula,

- vrijednosti modula i zahtjeva - određuje entitete za opisivanje vrijednosti modula i zahtjeva,

- instance modula - određuje entitete za opisivanje instanci pojedinih modula, te pravila i ograničenja za njihovo konfiguriranje i

5.1.3 Zahtjevi i lista zahtjeva naručitelja

Entiteti za opisivanje zahtjeva i liste zahtjeva naručitelje nisu definisani u postojećem aplikacijskom protokolu AP 214, ISO 10303-STEP standardu. Obzirom da početak svakog procesa konfiguriranja započinje određivanjem zahtjeva i definisanjem liste zahtjeva, entiteti opisani u ovom poglavlju predstavljaju pro.irenje postojećeg ISO 10303 standarda i aplikacijskog protokola AP 214.

Na slici [Slika 5.5] prikazani su entiteti za opis zahtjeva i liste zahtjeva naručitelja.

Slika 5.5. Dijagram entiteta za opis zahtjeva i liste zahtjeva naručitelja

Entitet requirement opisuje zahtjeve definišene za proces konfiguriranja. Ovdje je potrebno naglasiti da entitet requirement ne opisuje i vrijednosti koje zahtjev može poprimiti, već samo tekstualni opis zahtjeva. Atributi koji opisuju ovaj entitet su:

- ID - označava jedinstvenu identifikacijsku oznaku zahtjeva,

- name - označava ime zahtjeva i

- description - opisuje tekstualnu definiciju zahtjeva.

Prilikom određivanja zahtjeva, čest je slučaj da zahtjevi utječu jedan na drugoga. Primjeri međusobnog utjecaja zahtjeva su kada pojedini zahtjevi isključuju druge ili kada postojanje određenog zahtjeva automatski uključuje i postojanje dodatnih. Zbog toga, entitet requirement_inclusion predstavlja zapis o međusobnom Informacijski model utjecaju zahtjeva. Atributi entiteta requirement_inclusion jesu:

- ID - označava jedinstvenu identifikacijsku oznaku zapisa o međusobnom utjecaju zahtjeva,

- description - opisuje informacije vezane uz opis međusobnog utjecaja zahtjeva,

- if_condition - određuje samo jedan zahtjev koji utječe na zahtjeve definišene atributom included_requirement,

- included_requirement - određuje dodatne zahtjeve na koje se zahtjev iz atributa if_condition odnosi.

Za opisivanje utjecaja jednog zahtjeva na druge zahtjeve tj. za određivanje da li jedan zahtjev uključuje ili isključuje druge zahtjeve, upotrebljava se entitet requirement_expression. Atributi koji opisuju entitet requirement_expression su:

- ID - označava jedinstvenu identifikacijsku oznaku međusobnog utjecaja zahtjeva;

- description - opisuje da li se zahtjevi međusobno uključuju ili isključuju;

- operand - određuje zahtjev na koji se odnosi vrijednost atributa operation. Zahtjev koji je određen vrijednošću atributa operand mora biti određen i kao vrijednost atributa if_condition u entitetu requirement_inclusion, jer se vrijednost atributa operation, preko atributa operand, odnosi na sve zahtjeve koji su određeni atributom included_requirement u entitetu requirement_inclusion;

- operation - određuje operatore za određivanje međusobnih odnosa između zahtjeva.

Dozvoljeni operatori jesu:

o ! AND - omogućava definisanje višestrukih međusobno uključivih zahtjeva,

o ! NOT - omogućava definisanje zahtjeva koji se isključuju.

Lista zahtjeva sadrži sve zahtjeve vezane uz konfiguriranje jedne varijante proizvoda. Zato je potrebno definisati entitet koji opisuje listu zahtjeva, a zatim i entitet koji opisuje koji zahtjevi pripadaju određenoj listi zahtjeva. Entitet koji opisuje listu zahtjeva, naziva se requirement_list i opisan je slijedećim oblicima:

- ID - označava jedinstvenu identifikacijsku oznaku liste zahtjeva;

- name - označava ime liste zahtjeva;

- description - opisuje informacije vezane uz opis liste zahtjeva;

- level_type - određuje razinu kojoj priprada lista zahtjeva. Može postojati dvije razina liste zahtjeva: predložak i lista. Razina "predložak" predstavlja liste zahtjeva koje služe kao predložci. Razina "lista" predstavlja sve liste zahtjeva koje su nastale na temelju jednog Informacijski model predložka;

- version_id - određuje verziju određene liste zahtjeva.

Međusobni odnos između lista zahtjeva, koje su definišene na istim ili

različitim razinama, opisan je entitetom requirement_list_relationship. Atributi koji opisuju ovaj entitet su:

- description - opisuje informacije vezane uz međusobni odnos između lista zahtjeva;

- related - označava drugu od dvije liste zahtjeva koje su povezane entitetom requirement_list_relationship. Značenje liste zahtjeva, određene atributom related, određeno je vrijednošću atributa relation_type;

- relating - označava prvu od dvije liste zahtjeva koje su povezane entitetom requirement_list_relationship. Značenje liste zahtjeva, određene atributom relating, određeno je vrijednošću atributa relation_type;

- relation_type - označava značenje relacija između dvije liste zahtjeva.

Dozvoljene vrijednosti koje ovaj atribut može poprimiti jesu:

- derivation - entitet requirement_list_relationship definiše relaciju kod koje je lista zahtjeva atributa related derivirana iz liste zahtjeva atributa relating (na temelju jednog predložka liste zahtjeva derivirane su ostale liste zahtjeva),

- version_sequence - entitet requirement_list_relationship definiše relaciju kod koje lista zahtjeva atributa related označava prethodnu reviziju liste zahtjeva, a listi zahtjeva atributa relating označava slijedeću reviziju liste zahtjeva.

Entitet requirement_list_representation opisuje pridruženost pojedinog zahtjeva određenoj listi zahtjeva. Atributi koji opisuju ovaj entitet su:

- description - opisuje dodatne informacije vezane uz pridruženost zahtjeva i liste zahtjeva,

- specified_requirement - označava zahtjev koji je pridružen listi zahtjeva u atributu specified_requirement_list,

- specified_requirement_list - označava listu zahtjeva kojoj je pridružen zahtjev u atributu specified_requirement.

Lista zahtjeva koja je definišena kao predložak, pridružena je određenoj familiji proizvoda. Zato je potrebno osigurati povezanost entiteta koji opisuje listu zahtjeva s entitetom koji opisuje familiju proizvoda (entitet product_class opisuje familiju proizvoda.

Entitet requirement_list_association opisuje navedenu povezanost te se sastoji od slijedećiih atributa:

- description - opisuje informacije vezane uz međusobnu povezanost liste zahtjeva i familije proizvoda,

- describing_requirement_list - određuje listu zahtjeva koja je prodru.ena familiji proizvoda,

- described_element - određuje familiju proizvoda kojoj je pridružena lista zahtjeva.

Pojedini zahtjevi utječu na izbor pojedinih modula, te je također potrebno osigurati povezanost između zahtjeva i modula (entitet specification_category opisuje modul.

Entitet requirement_association opisuje navedenu povezanost te se sastoji od slijedećih atributa:

- description - opisuje informacije vezane uz međusobnu povezanost zahtjeva i modula,

- describing_requirement - određuje zahtjev koji utječe na izbor modula,

- described_element - određuje modul čiji izbor ovisi o zahtjevu navedenim u atributu discribing_requirement.

5.1.4 Familija proizvoda i varijante proizvoda

Na slici [Slika 5.6] prikazani su entiteti za opisivanje familije proizvoda i varijanti proizvoda. Osnovni entitet na slici [Slika 5.5] je entitet product_class koji ima različita značenje, ovisno o kontekstu u kojem se entitet razmatra.

Prilikom razmatranja povezanosti između liste zahtjeva i familije proizvoda, entitet product_class opisuje familiju proizvoda. Kada se razmatra od kojih je modula sačinjena varijanta proizvoda, entitet product_class opisuje varijantu proizvoda.

Atributi koji opisuju entitet product_class su:

- ID - označava jedinstvenu identifikacijsku oznaku familije proizvoda ili varijante proizvoda;

- name - predstavlja riječi ili grupu riječi koje opisuju entitet product_class;

- description - opisuje informacije vezane uz familiju proizvoda i varijantu proizvoda;

- level_type - definiše značenje u kojem se promatra entitet product_class. Ukoliko se entitet product_class razmatra kao familija proizvoda, vrijednost atributa level_type iznosi "familija". Ukoliko se entitet product_class razmatra kao varijanta proizvoda, vrijednost atributa level_type iznosi "varijanta";

- version_id - određuje verziju entiteta u ovisnosti o značenju entiteta.

Slika 5.6. Dijagram entiteta za opisivanje familije proizvoda

S obzirom da se entitet product_class razmatra u različitim značenjima, a to su familija proizvoda ili varijanta proizvoda, potrebno je definisati njihovu povezanost. Entitet product_class_relationship opisuje vezu između familije proizvoda i pridružene joj varijante proizvoda. Atributi koji opisuju entitet product_class_relationship su:

- description - opisuje informacije vezane uz familiju proizvoda i varijante proizvoda;

- related - označava varijantu proizvoda;

- relating - označava familiju proizvoda;

- relation_type označava vrstu povezanosti između vrijednosti definisanih oblicima related i relating.

Vrijednost koju ovaj atribut može poprimiti je:

! hierarchy - varijanti proizvoda, određenoj atributom related, nadređena je familija proizvoda, određena atributom relating.

5.1.5 Vrijednosti zahtjeva i modula

U prethodna dva poglavlja opisani su entiteti informacijskog modela kojima se definišu pojmovi: zahtjevi, liste zahtjeva, familija proizvoda i varijanta proizvoda. Svi entiteti koji opisuju taj dio informacijskog modela, samo identificiraju navedene pojmove i ne razmatraju vrijednosti koje se mogu pridružiti pojedinim entitetima.

Slika 5.7. Dijagram entiteta za opisivanje vrijednosti

Tako npr. ukoliko se zahtijeva da cijena proizvoda ne prelazi npr. 1000 KM, tada cijena predstavlja zahtjev koji je postavljen prema proizvodu, a 1000 KM predstavlja vrijednost tog zahtjeva. Na slici 5.7 prikazani su STEP entiteti potrebni za opisivanje vrijednosti svih entiteta koji se koriste za identificiranje pojmova korištenih u ovom informacijskom modelu.

Entitet property_value opisuje numeričke ili tekstualne vrijednosti koje su određene entitetima value_with_unit i string_value. Zbog toga entiteti value_with_unit i string_value predstavljaju derivaciju (derivacijom entitet preuzima atribute entiteta iz kojeg je deriviran, te osim njih entitet posjeduje i vlastite atribute) entiteta property_value.

Entitet value_with_unit predstavlja pojedinačnu numeričku vrijednost ili interval numeričkih vrijednosti s gornjom, donjom ili objema granicama, ali ih ne definiše, već samo određuje broj decimalnih mjesta numeričke vrijednosti te jedinicu u kojoj je izražena numerička vrijednost. Atributi koji opisuju entitet value_with_unit su:

- significant_digits - određuje broj decimalnih mjesta potrebnih za zapisivanje vrijednosti i

- unit_component - određuje jedinicu u kojoj je vrijednost izražena.

Vrijednost atributa unit_component određena je unit entitetom. Numeričke vrijednosti dalje su opisane entitetima numerical_value, value_range i value_limit te ti entiteti predstavljaju derivacije entiteta value_with_unit. Entitet numerical_value opisuje pojedinačnu numeričku vrijednost.

Atribut koji opisuje ovaj entitet je:

• value_component - određuje količinu numeričke vrijednosti. Entitet value_range opisuje dvije numeričke vrijednosti koje predstavljaju interval unutar kojeg vrijednost mora biti sadržana. Atributi koji opisuju ovaj entitet value_range su:

- lower_limit - određuje minimalnu prihvatljivu vrijednost,

- upper_limit - određuje maksimalnu prihvatljivu vrijednost.

Entitet value_limit opisuje donju ili gornju granicu numeričke vrijednosti. Atributi koji opisuju ovaj entitet su:

- limit - određuje vrijednost granice,

- limit_gualifier - određuje vrstu granice.

Dozvoljene granice jesu:

- ! maximum - određena granica je gornja granica,

- ! minimum - određena granica je donja granica.

Entiteti string_value opisuje tekstualnu vrijednost sastavljenu od jednog ili više znakova. Ovaj entitet može se koristi kada se npr. želi zapisati simbolička vrijednost (npr. d - za označavanje promjera ili l - za označavanje dužine) ili prilikom zapisa opisnog zahtjeva. Atributi koji opisuju entitet string_value je:

- value_specification - određuje tekstualnu vrijednost. Entiteti unit opisuje jedinice u kojima će vrijednosti biti izražene.

- unit_name - određuje oblik u kojem je zapisana jedinica (npr. gram, metar, .).

Entitet property predstavlja značajku koja opisuje proizvod. Kao što je već rečeno, u ovom radu promatraju se samo fizičke značajke koje su mjerljive i koje se daju definisati od strane korisnika. Entitet property_value_representation označava vrijednost fizičke značajke i opisan je slijedećim oblicima:

- definition - određuje fizičku značajku koja određuje entitet property_value_representation,

- qualifier - određuje vrstu vrijednosti.

Dozvoljene su slijedeće opcije:

- nominal - predstavlja osnovnu ili početnu vrijednost,

- specified - predstavlja određenu (nepromjenjivu) vrijednost,

- typical - predstavlja simboličku vrijednost,

- specified_value - označava da li vrijednost brojčana s jedinicom ili tekstualna, a određena je entitetom property_value,

• value_determination - određuje kako je vrijednost dobivena, a dozvoljene su slijedeće opcije:

- calculated - vrijednost se izračunava,

- designed - vrijednost je određena konstrukcijom,

- estimated - vrijednost je procijenjena.

Entitet property_value_representation_relationship opisuje međusobni utjecaj između više vrijednosti. Primjer ovakvog utjecaja je računanje promjera (D = 2⋅ r ⋅π) . Atributi koji opisuju ovaj entitet su:

- description - opisuje informacije vezane uz utjecaj između više vrijednosti;

- related - označava vrijednost ili vrijednosti koje utječu na traženu vrijednost;

- relating - označava traženu vrijednost;

• relation_type - označava vrstu utjecaja između vrijednosti definisanih oblicima related i relating. Dozvoljene opcije koje ovaj atribut može poprimiti jesu:

- dependency - ova opcija definiše relaciju kod koje vrijednosti iz atributa related utječu na vrijednost iz atributa relating,

- equivalence - ova opcija omogućava povezanost dviju vrijednosti koje su jednake (npr. udaljenost od 1 km jednaka je udaljenosti od 1000 m, bez obzira što su različite vrijednosti i jedinice).

Pridruživanje vrijednosti, izražene entitetom property_value_representation prema drugim entitetima, započinje pomoću entiteta property_value_association.

Atributi koji opisuju ovaj entitet su:

- describing_property_value određuje vrijednost koja se pridružuje, a određena je entitetom property_value_representation,

- description opisuje dodatne informacije vezane uz pridruživanje i

- validity_context - određuje kontekst u kojem je pridruživanje primjenjivo.

Entitet item_property_association predstavlja derivaciju entiteta property_value_association i označava entitet kojemu se prodružuje vrijednost. Atribut koji opisuje ovaj entitet je:

- described_element - određuje entitet kojem se pridružuje vrijednost.

Entiteti kojima se treba pridružiti vrijednost su:

- product_class,

- requirement_list_relationship,

- specification_category i

- specification.

3D CAD Mold dizajn

6.1 Uloga i značaj postupka livenja plastike pod pritiskom

Postupkom livenja plastike pod pritiskom (ubrizgavanjem) danas se prerađuju svi polimerni materijali: duromeri, elastomeri i plastomeri. Najrasprostranjenije je brizganje termoplasta, odnosno prerada injekcionim brizganjem plastomera. Jedna od najvažnijih prednosti ovoga procesa je to da se u jednom ciklusu od sirovine, polimernog materijala, izrađuje odmah upotrebljiv proizvod. U osnovi livenje pod pritiskom predstavlja postupak prerade plastomera brzim ubrizgavanjem termoplasta, određene viskoznosti, iz injekcione jedinice u temperiranu kalupnu šupljinu i ujedno očvršćavanje, naglim hlađenjem, nakon kojega dobijamo željeni oblik, otpresak. U ukupnoj preradi polimera, ovaj postupak je, po masovnosti, odmah iza postupka ekstrudiranja. Brzi razvoj tehnologije i pojava sve masovnijeg korištenja plastike u auto i avio industriji, medicinskoj industriji, izradi kućanskih aparata, te masovnija upotreba plastike pri izradi raznih vrsta ambalaža povlači za sobom potrebu razvoja raznih vrsta plastičnih materijala. Na globalnom nivou danas se godišnje proizvodi oko 200 mil. tona plastičnih proizvoda od kojih je oko 32% proizvedeno njenim livenjem pod pritiskom. Livenje plastike pod pritiskom (brizganje) je jedna od najnaprednijih i najčešćih metoda prerade plastike. Ovo je najbolji metod masovne proizvodnje predmeta složenih oblika i trodimenzionalnih proizvoda promjenljive debljine zida. Glavne prednosti postupka livenja pod pritiskom su ušteda materijala, kraće vrijeme izrade i manji prostor potreban za proces proizvodnje. Pored toga nudi tačnost dimenzija i preciznost pri oblikovanju proizvoda. Proizvod se odlikuje jako čistom i glatkom površinom, a ostavlja nam i mogućnost dodatne dorade, te izrade velikih serija u kratkom vremenu. Ovom metodom dostiže se preciznost ranije brizganih metalnih komponenti. Pored toga u mogućnosti smo da integriramo više dijelova u jedan komad što znatno ubrzava proces proizvodnje i smanjuje troškove. Primjenom tehnologije livenja pod pritiskom u mogućnosti smo da proizvodimo veoma male plastične dijelove (manje od 1 grama, na primjer medicinska oprema i dijelovi.) Ili jako velike (više od 20 kilograma, naprimjer auto-limarski dijelovi), zahvaljujući raznim oblicima kalupa koje danas možemo naći na tržištu.

6.2. Alati za brizganje plastike

Ubrizgavanje plastike se izvodi na namjenskim mašinama (koje su detaljnije objašnjenje u poglavlju 4), a sastoje se od injekcione jedinice, sistema za protok plastične mase, jedinice za zatvaranje kalupa, pogonske jedinice i upravljačkog sistema. Kako dizajn proizvoda postaje sve sofisticiraniji, alati za dobijanje tih proizvoda postaju sve složeniji sa užim tolerancijskim granicama. Takve alate je sve teže napraviti. U isto vrijeme životni vijek proizvoda je sve kraći. Vrijeme od samog koncepta proizvoda do njihovog predstavljanja na tržištu se smanjuje. Veliki pritisak za produktivnošću koji izaziva moderno tržište stvara rastuće zahtjeve za alatima, koji moraju da daju sve više dijelova po jedinici vremena, rade duže bez održavanja, troše manje energije, budu otporni na habanje, da zahtjevaju kraća pripremna vremena, omoguće brzu i jednostavnu izmjenu i pruže viši stepen fleksibilnosti. Složene konturne površine su elementi koji definišu alate za livenje plastičnih masa. Sposobnost da se proizvode u velikim serijama, oblici koje te površi predstavljaju, su izazov moderne proizvodnje. Skoro svaka vrsta proizvoda ima dijelove koji se dobijaju iz neke vrste kalupa. Moderan život se ne bi mogao zamisliti bez njih. Upotrebom standardnih dijelova alata postignuti su kratki rokovi izrade kalupa, visok kvalitet, a time i veća ekonomičnost poslovanja. Kao što je prikazano na slici 6.1 skoro svi dijelovi jedne konstrukcije alata su standardizovani, osim kalupa za oblikovanje koji se posebno rade za svaki prozvod, zavisno od oblika i dimenzija istoga. Alat za livenje plastičnih masa (sl.1.0) sastoji se u prvom redu od dva dijela: kaviteta i jezgra (za složenije dijelove koriste se višedjelni alati sa više ravni razdvajanja), čije konture odgovaraju konturi projektovanog dijela, a sam dio se dobija ulivanjem rastopljene plastične mase između delova kalupa i njenim očvršćavanjem usled hlađenja. Danas se proizvodi veliki broj standardnih dijelova alata i različite konstruktivne izvedbe. Standardni dijelivi se mogu podijeliti u nekoliko grupa:

Slika 6.1. Alat za livenje plastičnih masa 6.2.1. Primjena CAD/CAM sistema pri modeliranju i proizvodnji

Savremeni CAD/CAM sistemi pružaju širok izbor različitih pristupa u projektovanju proizvoda i tehnologija. Mogući alternativni pristupi su: eksplicitno, parametarsko, varijantno i modeliranje na bazi tipskih oblika (Features). Ne ulazeći u sve karakteristike navedenih pristupa, navodi se da je eksplicitno modeliranje standardno prisutno kod svih CAD/CAM sistema i ima osnovni nedostatak da je relativno nefleksibilno, posebno ako se radi o proizvodima koji u osnovi imaju geometrijsko - tehnološku sličnost i mogućnost formiranja po tom osnovu familija sličnih dijelova. Parametarsko modeliranje ima korijen u CAD/3D model - 2D crtež asocijativnosti (izmjena u 3D modelu dovodi do izmjene u 2D crtežu). Parametarsko projektovanje ima mogućnost kontrole modela parametarski definisanim “vodećim” dimenzijama kao i uvodeći nedimenziona geometrijska i druga ograničenja i relacije (paralelnost, upravnost i sl.). Parametar kao informacija koja u potpunosti određuje model, se proteže kroz sve nivoe sistema, i savremeni CAD/CAM sistemi imaju dvosmjernu asicijacijativnost (izmjena parametra na nekom nivou ‐ modelu izaziva promjenu na svim ostalim nivoima – modelima). Kod savremenih CAD/CAM sistema asocijativnost je uvedena i između različitih komponenti sistema (na primer CAD i CAM modula) na bazi jedinstvene strukture podataka koja obezbeđuje povezanost parametarski definisane geometrije sa generisanom putanjom alata (CL datotekom). Promjenom vrijednosti parametara koji definišu geometriju automatski se mijenja i putanja alata, što znači da se na ovaj način može osmaterijeti brza izmjena CNC programa za dijelove koji su geometrijski i tehnološki slični ili za nove varijante prizvoda. Dizajniranje kalupa važi za kritični aspekt u pogledu postizanja optimalnog kvaliteta gotovog proizvoda. Uzevši ovo u obzir, izbor i korištenje softvera za izradu, simulaciju i analizu livenja prestavlja jako važan faktor u proizvodnji. Pomoć pri izradi kalupa, i alata treba tražiti u simulacionim paketima kao što je ,,Autodesk Inventor’’, “Autodesk Moldflow” ili neki drugi koji mogu ukazati na propuste u projektovanju alata i dati rješenja koja dovode do zadovoljavajućih rezultata. Korištenje odgovarajućeg softvera, u ovom slučaju softverskog paketa “Autodesk Inventor”, dizajnerima i proizvođačima omogućava maksimalnu uštedu vremena i novca, i dobijanje odgovarajućih podataka o proizvodu prije nego što krenemo u proizvodnju istoga. Ta ušteda najviše se ogleda u analizi ponašanja plastične mase pri ubrizgavanju i hlađenju, te razmatranju podataka dobivenih tom analizom. 6.3. Prerada plastičnih masa

Hemijski spojevi izdvojeni iz zenmog plina, nafte i ugljena zagrijavanjem međusobno reaguju stvarajući polimere. U grupu polimernih materijala spada i termoplastična masa koja pri povišenoj temperaturi može da se oblikuje u željene forme. Plastika može biti mekana ili kruta.

Slika 6.2. Dobijanje polimera Hemijski spojevi od kojih se dobija plastika su građeni od vrlo malih molekula. Zagrijavanjem se oni povezuju u duge lance i tvore velike molekule. Tako, naprimjer jedna vrsta plastike - polietilen nastaje spajanjem molekula etilena u duge molekularne lance. Materije koje sadrže te molekularne lance nazivamo polimerima, pa većina plastika nosi ime s prefiksom poli. Hemijskim i fizikalnim procesima kao što su: oksidacija, filtriranje, centrifugiranje i destilacija iz sirovina (nafte, zemnog plina i ugljena) dobijaju se organski spojevi – monomeri (slika 6.2). Slijedeći korak je polimerizacija, odnosno hemijski proces sinteze monomera, tj spajanje spajanje velikog broja malih molekula monomera u velike makromolekule uz prisustvo toplote, djelovanja pritiska i nekih katalizatora. Polimerizacija se može izvršiti na više načina, a njen proces počinje tako što se osnovnoj masi doda hemikalija koja je inicijator polimerizacije, te dobijamo dugačke lance u kojima su atomi vezani čvrstim kovalentnim vezama (slika 6.2.). I posljednji korak prije dobijanja polimernog materijala je proces prerade. Proces prerade predstavlja mijenjanje nadmolekulske strukture, a u određenim slučajevima mijenja se i struktura makromolekula. 6.3.1. Polimeri (osnovni pojmovi)

Polimeri mogu biti prirodni i sintetički. U zavisnosti od ponašanja na povišenim temperaturama, polimeri se mogu podijeliti na: termoplastične mase (plastomeri ili termoplasti), termoreaktivne plastične mase (duromeri ili duroplasti) i elastične plastične mase (elasti, elastomeri, gume). Zejednički naziv za plastomere i duromere je plastika. Postoje tri načina dobijanja polimera, a sva tri su zasnovana na sintezi makromolekula. Postupci dobijanja su: polimerizacije, polikondenzacije i poliadicije.

Slika 6.3. Podjela polimera

Plastične mase su makromolekularni spojevi koje dobijemo povezivanjem sitnih molekula (monomera) kovalentnim vezama. Sitne molekule nazivamo monomerima, a nastale makromolekule s jakom kovalentnom vezom su polimeri. Na slici 6.4 prikazana je makromolekula polietilena, koji pripada skupini plastomera (termoplasta) i čiji su osnovni elementi molekule etilena.

Slika 6.4. Polimerizacija – vezivanje molekula etilena

6.3.2. Elastomeri

Elastomeri su vrsta plastomera sa amorfnom makromolekularnom strukturom, među čijim molekulama vladaju slabe privlačne sile. Vrlo su rastezljivi, tako da i na sobnoj temperaturi se mogu elastično deformisati, istegnuti najmanje do dvostruke početne dužine i to bez zaostalih deformacija. Poznatiji naziv za večinu elastomera je guma. 6.3.3. Duromeri (duroplasti)

Duromeri su polimeri, sa amorfnom strukturom, koji su netopivi. Za razliku od elastomera, molekule duroplasta su povezane jakim, višestrukim kovalentrnim vezama. Ne mogu se otapati, ali na dovoljno visokim temperaturama se razgrađuju zbog kidanja međumolekularnih veza. Puno su čvršći i krtiji od plastomera pa se za njih kaže da su termostabilni i jako se teško recikliraju. 6.3.4. Plastomeri (termoplasti)

Kao što smo kazali u uvodu, postupkom ubrizgavanja, kojim se bavimo u ovome radu, mogu se oblikovati svi polimerni materijali: plastomeri, duroplasti i elastomeri, ali je najrasprostranjenija prerada plastomera (termoplasta), pa ćemo se njome detaljnije pozabaviti. U termoplastične mase spadaju: polietilen, polipropen, polivni hlorid, polistiren, poliakrilati, poliamidi, elektroprovodni polimeri. Termoplastična plastika zagrijavanjem omekša, pa se na taj način može mijenjati njen oblik. Plastomeri (termoplasti) su vrsta polimera, odnosno termoplastične mase koje se sastoje od molekula monomera koje se nalaze u dugim lancima koji mogu imati linearnu i kristaličnu strukturu. To su makromolekule koje su dobijene tako što se posrestvom toplote i katalizatora monomeri spajaju u duge lance. Plastomeri grijanjem omekšaju i mogu se lako oblikovati. Termoplasti imaju amorfnu strukturu i neujednačeno velike makromolekule, te zbog toga nemaju tačno određenu temperaturu topljenja, ali ta struktura im daje određenu prednost u pogledu lakšeg oblikovanja rastopljene mase u željenu formu. Zagrijavanjem, na visokim temperaturama prelaze u tekućinu velikog viskoziteta. Imaju slabe međumolekularne (van der Waalsove) veze, pa se mogu ponovo koristiti – reciklirati.

Sintetički polimeri koji pripadaju skupini plastomera su: polietilen (PE), hlorid (PVC), polistiren (PS), poliesteri (PES), polietilen visoke gustine (HDPE), polietilen tereftalat (PET), polietilen niske gustine (LDPE), polipropilen (PP).

Slika 6.5 Postotak proizvodnje polimera u Evropi 2010. Godine

(Izvor: PlasticsEurope Market Research Group (PEMRG))

Slika 6.6. Postotak upotrebe polimera po područjima primjene u Evropi 2010. god. Izvor:

PlasticsEurope Market Research Group (PEMRG)

Objasnićemo dobivanje jedne vrste plastomera – polietilena. To je, kao što vidimo na dijagramu sa slike 6.5. jedan od najviše korištenih polimera danas, a dobija se polimerizacijom plina etilena. Polietilen je laka plastika koja se lako prerađuje i reciklira i uglavnom se koristi za plastične flaše, ambalažu za pastu za zube, plastične kese, pakovanja za gotova jela, itd Etilen je organski plin, pripada nezasićenim ugljikovodicima iz niza alkena, bezbojan je i slabog je mirisa. Njegova molekularna formula je C2H4. Iz formule vidimo da se molekula etilena sastoji iz dva ugljikova atoma, koji su povezani dvostrukom vezom (sl 6.6. i 6.7.). Ugljik ima četiri valencije, dvije su potrošene na ove veze, te nam ostaju još četiri koje su zasićene atomima vodika.

Slika 6.7. Raspored atoma kod etilena i polietilena

Slika 6.8. Molekule etilena i polietilena

Polietilen se dobija procesom polimerizacije. Polimerizacija je hemijski proces sinteze molekula etilena gdje se posredstvom toplote i katalizatora kida jedna valentna veza među ugljikovim atomima i koristi se za spajanje molekula etilena u duge lance, vezane van de Waalsovim vezama, praveći pri tome polietilen amorfne ili kristalaste strukture, ovisno o izgledu lanaca molekula (Sl 2.7.). U tabeli 1 možemo vidjeti koji polimeri imaju kristalastu strukturu i gdje se najčešće primjenjuju.

Slika 6.9. Molekulske strukture plastomera

Tab. 6.1. Podjela plastomera po području primjene i molekularnoj strukturi

6.3.5. Kompoziti Kompoziti su materijali nastali miješanjem dvaju ili više različitih materijala radi poboljšanja osobina odnosno dobijanja specifičnih osobina. Dosta se koriste kao zamjena tradicionalnih materijala i metala. Kompoziti se sastoje od matrice kao osnovnog materijala i ojačala (punila). Osnovna komponenta kompozita sa ojačalom je matrica koja ima ulogu veziva. Čestice koje služe za ojačavanje i poboljšanje mehaničkih osobinama bi trebale da imaju veliku

elastičnost i čvrstoću. Kompoziti koji kao ojačalo koriste vlakna imaju veliku čvrstoću i modul elastičnosti. Zbog tih osobima primjenu su našli u avio industriji, brodogradnji i izradi velikih dizajnirani proizvod u građevinarstvu. Kao ojačalo najviše se uzimaju staklasta vlakna, zatim vlakna ugljika, grafita armidna vlakna i slično. Za matricu se najviše koriste polimeri koji su termostabilni: poliesteri, silikonske smole i drugo. Ljepljeni kompoziti se dobijaju spajanjem različitih vrsta materijala. Ovi kompoziti često se upotrebljavaju kao toplinski izolatori (Slika 6.10.). Laminati se dobijaju spajanjem nekoliko slojeva različitih materijala ili kompozita pomoču topline i pritiska kojima se oplemenjuje površina manje kvalitetnog materijala (Slika 6.11.).

Slika 6.10 Kompozit s ojačalom

Slika 6.11. Ljepljeni kompozit

Slika 6.12. Laminat Također, postoji i mnogo vrsta dodataka (aditiva) koji se koriste kod polimera, da bi se poboljšali uslovi prerade i svojstva gotovog proizvoda. U tabeli 2 nabrojani su aditivi i učinak koji se postiže njihovim dodavanjem.

Tabela 6. 2 Polimerni dodaci i njihova namjena

6.4. Vrste plastike i oznake

Postoji mnogo vrsta plastike. Najčešće vrste imaju identifikacijski broj prema kojem plastične materijale možemo sortirati u različite grupe. Ove oznake će nam kasnije poslužiti pri izboru plastike za naš komad za koji radimo simulaciju livenja i alat. Osnovne skupine su:

PET - polietilen tereftalat

Laka plastika koja se lako prerađuje i reciklira i uglavnom se koristi za: plastične flaše, ambalažu za pastu za zube, gotova jela,

plastične kese, folije itd

HDPE - polietilen visoke gustine

Malo tvrđa plastika koja se lako reciklira i ugavnom se koristi za: flašice za jogurt,

ambalažu za šampon,ambalažu za deterdžent za sudove i veš, itd.

PVC - polivinil hlorid Teže se reciklira, a koristi se za: zavjese

za tuš kabine, flaše za jestivo ulje, plastične kante, kofe i lavore, itd.

LDPE - polietilen niske gustine

Teže se reciklira, a koristi se za: boce za kečap, plastične sjedaljke, tube za

razne kreme, itd.

PP – polipropilen

Koristi se za: ambalažu za puter, sir, želatin, za flaše za sirup, plastične čaše,

dijlove za auta itd.

PS – polistiren

Koristi se za: plastične tanjire i pribor za jelo, kremere za kafu i čaj, uredsku opremu, video kasete, plastične kutije

za jaja, itd.

Druge - sve ostale vrste plastike Mobilni telefoni, CD, elektronska plastika,

flašice za bebe i sport, itd.

6.5 Alati za livenje pod pritiskom

6.5.1. Kalupi i kućišta Na dizajnirani proizvod kalupa za livenje plastomera pod pritiskom prenosi se ideja konstruktora komada, u kojem se kasije izrađuju otpresci. Najviše vremena utroši se na dizajnirani proizvod i izradu kalupa. Za svaki novi proizvod potreban je novi kalup, čiji troškovi izrade, vrijeme izrade i tražena preciznost direktno utiču na proizvod. Da bi neki proizvod bio rentabilan, potrebno je proizvoditi ga ekonomično i plasirati na tržište kada za njim postoji potreba. Do početka šezdesetih godina izrada kalupa je bila pojedinačna, dok danas postoji mnogo standardizovanih dijelova koji se koriste. Vrijeme provedeno na izradi nekog kalupa može se podijeliti na dva dijela. 55% vremena se potroši za izradu kalupne šupljine, a 45% na izradu kučišta. Upotrebom standardnih dijelova za izradu kalupa postignuti su kratki dijelovi za izradu kalupa, visok kvalitet, a time i veća ekonomičnost poslovanja. Kao što je prikazano na slici 6.13 skoro svi dijelovi kalupa su standardizovani, osim šupljine za oblikovanje, koje se posebno rade za svaki komad i ugrađuju u ploče kalupa. Konstruisanje i izrada kalupa uz korištenje dijelova koji su izrađeni u specijalizovanim fabrikama ima niz prednosti u odnosu na izradu kalupa u sopstvenim odjeljenjima (alatnicama). Neke od najvažnijih su:

� ušteda u vremenu � ušteda u novcu � duži vijek trajanja kalupa

� oslobađanje stručnog kadra koji može riješavati druge probleme Ušteda u vremenu ogleda se u dizajniranju i izradi samo dijelova koji nisu standardni. Vrijeme nabavke standardnih dijelova je vrlo kratko i može se praktično svesti na nulu ako se dijelovi drže u magacinu. Za novčane uštede zaslužna je serijska izrada dijelova, pa je tako njihova prodajna cijena puno niža nego što bi bila da se dijelovi izrađuju u sopstvenom pogonu. Standardni dijelovi sa kalupa koji su već bili u upotrebi se mogu ponovo upotrebljavati. Održavanje kalupa je mnogo lakše i jeftinije jer se oštećeni dijelovi mogu lako zamijeniti u kratkom vremenskom periodu. Duži vijek trajanja kalupa je posljedica bolje kvalitete standardnih dijelova. U zavisnosti od oblika i dimenzija komada koji izrađujemo (otpreska), broja otpreska koji treba da se injekciono upresuju u nekom kalupu i stepena automatizacije rada kalupa, zavisiće oblik, dimenzije i konstruktivna izvedba kućišta kalupa. Proizvođači standardnih dijelova u svom proizvodnom asortimanu teže da se što više približe ovakvim zahtjevima. Zbog uspostavljanja serijske proizvodnje, standardna kućišta se odlikuju sa visokom kvalitetom obrade i izborom materijala, što omogućuje kvalitetnu izradu kalupa. Primjenom standardnih kućišta znatno se skraćuje vrijeme izrade kalupa pošto se skraćuje vrijeme u izradi i pripremi ploča kalupa. Standardna kućišta su ujedno i jeftinija od ploča kalupa koje se izrađuju u sopstvenoj alatnici. 6.5.2. Standardni elementi alata Upotrebom standardnih dijelova postignuti su kratki rokovi izrade kalupa, visok kvalitet, a time i veća ekonomičnost. Kao što je prikazano na slici 3.0 praktično su svi dijelovi jedne konstrukcije kalupa standardizovani, osim šupljine za oblikovanje, koje se posebno rade i ugrađuju u ploče kalupa.

Slika 6.13. Presjek alata za injekciono presovanje sa standardnim dijelovima

1. Centralni prsten – omogućuje pravilno postavljanje i centriranje alata u odnosu na

osu mlaznice stroja 2. Nepomična ili uljevna stezna ploča – služi za pricvrščivanje alata na nepomičnu

stranu stroja, obično veća radi lakšeg stezanja

3. Uljevna čaura – sprovodi masu u razvodne kanale i kalupnu šupljinu, čvrsto upresovana

4. Ploča kalupne šupljine (Mold cavity) – ploča na kojoj izrađujemo kalup za naš proizvod

5. Kanali za hlađenje – kanali kojima cirkuliše hladna tečnost (najčešće voda) i treba da budu što bliže kalupu

6. Kanal za dovod plastične mase – šupljina kojom prolazi rastopljena plastična masa od brizgalice do kalupa

7. Ploča kalupnog jezgra (Mold core) – drugi dio alata koji nije standardni i zajedno sa pločom kalupne šupljine šupljine čini kalup

8. Izbacivačka kutija - prostor koji omogućava funkcionisanje izbacivačkih iglica, šipke i

ploče izbacivača

9. Stezna ploča – služi za pričvršćivanje alata na pomičnu stranu stroja (brizgalice)

10. Ploča izbacivačkog sistema – pokretna ploča koja služi za pomjeranje izbacivačkih iglica

11. Nepokretna ploča izbacivačkog sistema

12. Vrh udarača - prenosi silu za pokretanje izbacivačkog sistema. Njegova dužina treba

osigurati hod izbacivala

13. Izbacivači ulivka – služi za izbacivanje proizvoda iz gnijezda. Ukoliko je alat sa više gnijezda, proporcionalno će rasti i broj izbacivača. Svako gnijezdo mora da ima najmanje jedan izbacivač.

14. Otpresak (proizvod)

15. Kanali za hlađenje – kanali kojima cirkuliše hladna tečnost (najčešće voda) i treba da

budu što bliže kalupu

16. Otpresak (proizvod) – alat je sa dva gnijezda, tako da imamo dva otpreska u jednom punjenju (14 i 16)

17. Runner – kanal u kalupu koji služi za dovod plastične mase u oba gnijezda

18. Gate – mjesto na kojem plastika ulazi u kalup otpreska. Postoje razne izvedbe,

najčešće je na tom mjestu proširenje u odnosu na dovodni kanal

Slika 6.14. Prikaz rastavljenog alata sa standardnim elementima

Na slici ispod prikazan je alat u radu sa zatvorenim kalupom. Na alatu je obilježen otpresak kao i pomični i nepomični dio te kanali za hlađenje i igle za izbacivanje. Alat je spojen na mašinu za brizganje (brizgalica je detaljnije opisana u narednom poglavlju).

Slika 6.15. Alat prikopčan na brizgalicu

6.5.3. Brizgalice sa pužnim vijkom

Elementi sistema u kojem se priprema rastop polimernog materijala za ubrizgavanje u kalup, a koji se tokom ciklusa mora otvarati i zatvarati naziva se brizgalicom. Brizgalica je univerzalni element sistema, što znači da brizgalicom, unutar njenih zadanih mjera i kapaciteta, može izrađivati beskonačan broj različitih komada (otpresaka). Na slici 6.16 prikazana je brizgalica i njeni elementi. Ispod slike ukratko je opisan proces injekcionog livenja komada na ovoj mašini.

Slici 6.16. Brizgalica sa alatom u procesu proizvodnje Plastične granule iz lijevka se tope i idu u jedinicu za brizganje (ekstruder), duž kojega su poredani grijači koji dodatno snižavaju viskoznost rastopljene mase i povečavaju njenu pokretljivost. Hidraulična presa zatim vrši aksijalno pomjeranje puža i ubrizgava rastopljenu masu u kalup. Tokom djelovanja ovoga pritiska, rotacija puža je isključena. Zatim nastupa hlađenje otpreska rashladnim sredstvom koje cirkulira kroz kanale za hlađenje. Pri tom hlađenju nastaje određeno skupljanje materijala, zato se uključuje puž koji naknadnim pritiskom dodatno ubrizgava rastopljeni materijal da bi popunio nedostatak materijala u kalupu. Na kraju djelovanja naknadnog pritiska, a kada je hlađenje već završeno, puž se vraća nazad i uvlači novu količinu granula. Posljednja faza je otvaranje alata i izbacivanje otpreska pomoću izbacivačkog sistema (hidraulička presa djeluje preko šipke na ploču i izbacivačke igle). Injekciona jedinica se vraća unazad, a mlaznica zatvara pomoću ventila. 6.5.4. Osnovne jedinice brizgalice

Svaka brizgalica za injekciono presovanje sastoji se od sljedećih jedinica:

o Jedinica za zatvaranje kalupa

o Jedinica za ubrizgavanje

o Pogonska jedinica

o Upravljačka jedinica

Na slici 6.17 prikazan je stroj za injekciono punjenje (brizgalica) sa alatom i obilježenim osnovnim jedinicama

Slici 6.17. Osnovne jedinice brizgalice

6.6 Jedinica za zatvaranje kalupa

Zadatak jedinice za zatvaranje kalupa tokom postupka je dovođenje u dodir nepomičnog i pomičnog dijela kalupa, tj. zatvaranje kalupa, održavanje u dodiru dijelova kalupa za vrijeme ubrizgavanja i djelovanja naknadnog pritiska, otvaranje kalupa te potiskivanje ohlađenog otpreska iz kalupne šupljine. Zatvaranje kalupa može se osmaterijeti direktno jednim ili više hidrauličkih cilindara, a sistem može biti i mehanički.

Sika 6.18. Hidraulički

mehanizam za zatvaranje

Hidrauličke i

mehaničke jedinice za zatvaranje kalupa

imaju svoje prednosti i nedostatke. Hidrauličke jedinice za zatvaranje imaju slijedeće prednosti:

- brža i jednostavnije ugradnja kalupa,

- hod i otvaranje kalupa može se lakše podesiti na potrebnu veličinu,

- mogu se ugrađivati kalupi različitih veličina,

- veća sigurnost od prekoračenja dozvoljenih naprezanja vođica brizgalice,

- sila držanja je poznata, jer je moguće održati pritisak u hidrauličnom cilindru,

- održavanje i popravke su jednostavniji.

Prednosti mehaničke jedinice za zatvaranje su:

- lakše se ostvaruje polagano približavanje pokretnog, nepokretnom dijelu kalupa, a koje je potrebno iz razloga sigurnosti rada,

- ostvaruje se brže otvaranje i zatvaranje kalupa

- zatvaranje i fiksiranje je ovdje jedinstveno, kod hidrauličkih jedinica je potrebno posebno rješenje,

- nabavni troškovi brizgalica sa mehaničkim jedinicama su i do 15% niži, a potrebni prostor za brizgalicu je i do 30% manji

- povoljne su i ako se posmatra energetska potrošnja brizgalice

Danas se kod manjih brizgalica više koriste mehaničke, a kod većih brizgalica hidrauličke jedinice za zatvaranje kalupa. 6.7 Jedinica za ubrizgavanje

Ovaj dio brizgalice može se smatrati njenim osnovnim dijelom, pa ćemo njegov način rada rada opisati detaljnije. Osnovni zadaci ovog dijela su plastificiranje plastomera zbog postizanja potrebnih sposobnosti tečenja, a zatim da se približno jednolično rastopljeni plastomer velikom brzinom i jakim pritiskom ubrizga u kalupnu šupljinu. Dva osnovna elementa svake jedinice za ubrizgavanje jesu komora (cilindar) za topljenje i element za ubrizgavanje, pa tako imamo osnovnu podjelu jedinice za ubrizgavanje na plastificiranje i ubrizgavanje pomoću klipa te plastificiranje i ubrizgavanje pomoću pužnog vijka. Danas je svima poznato da su za preradu plastomera najbolje ubrizgavalice sa pužnim vijkom i predstavljaju osnovni način plastificiranja i ubrizgavanja ne samo plastomera, več i duromera i elastomera. Njen princip rada opisan je u nastavku.

Slika 6.19. Jedinica za brizganje sa pužnim vijkom

Osnova pužne plastifikacije je potpuno trodimenzionalno kretanje rastopa plastomera u cilindru. Takvo kretanje plastomera uslovljava rotacija puža. Rotacijom puža u području ulaza plastomera u cilindar počinje njegov transport u pravcu mlaznice. Osim jednakog protoka rastopa vema je značajan i termičli efekat. Toplota dolazi u plastomer na dva načina, a to su grijanje spolja (grijači) i trenja čestica plastomera usljed jakog miješanja. Miješanje plastomera vrši se pod vrlo visokim pritiskom pa je proizvedena toplota velika. Pored velikog intenziteta stvaranja toplote, ova pojava se odlikuje homogenošću prenosa toplote, što omogućava oblik i kretanje pužnog vijka. Dio toplote koji plastomer dobija od zagrijanih zidova cilindra, također se transportuje naprijed. Ovakvim načinom prenosa toplote dobija se i do sto puta veći prenos toplote u odnosu na prenost toplote kod cilindra sa klipom. Grijanjem mlaznice cilindra mogu se nadoknaditi gubici toplote nastali usljed dodira sa kalupom i gubici usljed zračenja okolini.

Prostor ispred glave pužnog vijka ne služi za grijanje jer je tu rastop plastomera već pripremljen za ubrizgavanje. Spoljni grijači na tom dijelu cilindra služe samo za održavavanje temperature rastopa plastomera. Sila potiskivanja pužnog vijka koristi se za ubrizgavanje plastomera u kalup. Gubici su minimalni usljed protoka kroz smanjeni presjek u mlaznici. Gubici su vrlo mali usljed trenja cijelog pužnog vijka u fazi ubrizgavanja. U području zahvatanja granula praktično nema pritiska,a time ni trenja. U praksi cilindar sa pužnim vijkom zahtjeva pritiske koji čine 40% do 50% pritiska koji zahtjeva cilindar sa klipom. Kod cilindra sa pužnim vijkom potpuno je odvojena faza plastificiranja od faze ubrizgavanja. Takvim sistemom rada omogućeno je postizanje optimalnih uslova rada u svakoj fazi. Veoma važna osobina cilindra sa pužnim vijkom je da omogućavaju dobivanje homogenog plastificiranog plastomera veoma kratkim zadržavanjem u cilindru. Time je omogućena nesmetana prerada plastomera kao što su: PVC, poliacetial i celulozni acetati. Prerada ovih plastomera bila je gotovo neizvodiva sa klipnim cilindrom, jer usljed dužeg zadržavanja u cilindru dolazi do raspada plastomera, a ukoliko je zadržavanje kratko, materijal je nehomogen i otpresci su nekvalitetni. Kod cilindra sa pužnim vijkom temperatura zida cilindra niža je od stvarne temperature rastopa je se rastop plastificira usljed toplote stvorene unutrašnjim trenjem granula. Zadatak mlaznice je da uz pomoć pritiska koji je nastao u komori za topljenje omogući stvaranje određene brzine rastopa i da se osmaterije spoj između brizgalice i kalupa. Na kraju faze ubrizgavanja kad je kalup praktično napunjen treba dodatnim pritiskom dovesti još samo onoliko materijla za koliko se on skupio, a pri tome nisu potrebne velike sile. Ukoliko bi se i dalje zadržao veliki pritisak, on bi razmaknuo kalup. Ova pojava je izbjegnuta korištenjem uređaja za prebacivanje pritiska. Na taj način se dobijaju manje brzine i pritisci koji su potrebni za ovu fazu ubrizgavanja. 6.8. Pogonske i upravljačke jedinice Postoje veoma različita rješenja pogonskih i upravljačkih jedinica brizgalica, pa je veoma teško dati opšti pregled. Pogonska jedinica obično je hidraulička i čini je elektromotor i u nekim slučajevima dvije krilne pumpe sa mogučnošću proporcionalne regulacije protoka i pritiska ulja neposredno na pumpi. Primjena ovakvih pumpi omogućuje digitalno biranje svih radnih pritisaka i brzina kretanja u toku radnog ciklusa i njihovo prilagođavanja radnim zahtjevima. Potrebne sile ubrizgavanja, zatvaranja kalupa ostvaruju se pomoću hidrauličkih cilindara, dok se primicanja i odmicanja kod jedinica za ubrizgavanje i zatvaranje obično vrši omočnim hidrauličkim cilindrima. 6.9. Sistemi za livenje pod pritiskom

Ulazi i izlazi sistema za livenje pod pritiskom mogu biti materijalni, energetski i informacijski (podaci i naredbe).

Materijalni ulaz je plastomer, a izlaz otpresak. Energetski ulazi i izlazi jesu energija prerade i temperiranja, odnosno gubici energija u ubrizgavalici i kalupu. Posebno su važni informacijski ulazi: podešavanje uslova prerade – brizgalice i temperiranje, te oblik i kompleksna masivnost otpreska. Izlazi su regulacione veličine potrebne za regulisanje zadatog procesa. Prije proizvodnje otpreska, potrebno je sistem za injekciono presovanje pripremiti za rad i zagrijati ga do propisane temperature (faza uspostavljanja toplotne ravnoteže). Zatim je potrebno određeno vrijeme za izradu jednog otpreska, tokom kojega se obavlja niz operacija. U pripremnoj fazi nazvanoj pripremno vrijeme, potrebo je montirati kalup na ubrizgavalicu i priključiti kalup na uređaj za temperiranje. U kalupu su izrađeni kanali za temperiranje koji završavaju navojem u koji se uvije priključak. Savitljiva cijev priključka je temperiralo, spaja se sa priključkom i tako se ostvaruje veza temperirala i kalupa. Za uspješan rad od velike je važnosti postizanje toplotne ravnoteže sistema. U tu svrhu moraju se zagrijati na propisanu temperaturu komore za topljenje i temperirati kalupi, pri čemu nije važan redosljed ukopčavanja pojedinih uređaja, jer su vremena zagrijavanja i temperiranja po pravilu različita. Samim zagrijavanjem komore za topljenje i temperiranjem kalupa nije moguće uspostaviti toplotnu ravnotežu sistema za livenje pod pritiskom. To se ostvaruje tek tokom proizvodnje, pri čemu do postizanja ravnoteže, sistem za injekciono presovanje u pravilu proizvodi otpreske koji su nepravilni ili su sniženog kvaliteta. 6.10. Ciklus livenja pod pritiskom

U vremenu trajanja ciklusa livenja pod pritiskom materijal se mora zagrijati u cilindru za topljenje ubrizgavalice, da bi se postiglo dovoljno niskoviskozno (termoplastično) stanje koje omogućuje ubrizgavanje rastopljene plastike u kalupnu šupljinu. Ubrizgani rastop treba ohladiti kako bi se omogućilo sigurno potiskivanje otpresaka iz kalupne šupljine. To zahtijeva nekoliko operacija u ciklusu, od kojih svaka traje određeno vrijeme. Uobičajeno je da se ciklus započne u trenutku kad se pomični dio kalupa počne približavati nepomičnom (sl. 6.20).

Slika 6.20. Ciklus livenja pod pritiskom Prva faza cilklusa je zatvaranje kalupa (1), a otvaraju se jedinicom za zatvaranje. Za tu operaciju potrebno je određeno vrijeme zatvaranja kalupa.

Slijedeće je približavanje (2) jedinice za ubrizgavanje stožastom ulivku kalupa. U tom vremenu moraju se naprimjer otvoriti zatvorene mlaznice. Slijedi operacija ubrizgavanja (3) rastopa u kalupnu šupljinu. U tom trenutku element za ubrizgavanje, ubrizgavač, u ovom slučaju pužni vijak, djeluje kao klip. Za uspješno punjenje kalupne šupljine potrebni su veliki pritisci ubrizgavanja. Po pravilu je riječ o pritiscima ubrizgavanja od 500 do 3 000 bara, ali se radi i sa pritiscima do 10 000 bara. Nastoje se postići i visoke brzine ubrizgavanja, u nekim slučajevima i do 1,5 m/s. Ubrizgavanjem započinje i hlađenje rastopa u kalupnoj šupljini. U kalupnoj šupljini, u nekim slučajevima, zabilježeni su pritisci i do 960 bara. Završetkom punjenja kalupne šupljine dolazi do prikopčavanja na naknadni pritisak (4) u cilindru za ubrizgavanje. Nankadni pritisak je po pravilu niži od pritiska ubrizgavanja, jer više ne postoji veliki otpor tečenu rastopa. Zadatak naknadnog pritiska je da izravna dopunskim punjenjem kalupne šupljine stezanje rastopa nastalu njenim hlađenjem. Naknadni pritisak djeluje do pečaćenja, tj. do trenutka kad se spojno mjesto između kalupne šupljine i ulivnog sistema toliko ohladi i očvrsne da više nije moguće proticanje rastopa. Time je omogućeno odmicanje mlaznice od ulivnog stožca i započinjanja plastificiranja (5). Tokom te operacija uzima se potrebna količina plastomera za narednu operaciju i započinje plastificiranje. Plastomer u obliku granula, praha ili graška potpuno se pretvra u rastop prolazom duž rotirajučeg pužnog vijka. Toplota potrebna za zagrijavanje plastomera dovodi se grijačima smještenim na cilindru za topljenje, a za vrijeme plastificiranja pretvaranjem mehaničke energije u toplotnu. Potrebno vrijeme hlađenja otpreska (7) često je duže od vremena ubrizgavanja, naknadnog pritiska, plastificiranja i vraćanja mlaznice. Zato je potrebno još i dopunsko vrijeme hlađenja (6) da se otpresak ohladi na temperaturi koja omogućuje pouzdano potiskivanje otpreska iz kalupne šupljine. Kad se otpresak dovoljno ohladi, kalup se otvori odmicanjem pomičnog od nepomičnog dijela. Obično se tokom faze potiskuje otpresak iz kalupne šupljine (8). Vrijeme preostalo do početka novog ciklusa može se iskoristiti za čišćenje i podmazivanje kalupne šupljine ili ulaganje umetaka (9). Time je ciklus završen. Na slici 6.20 prikazan je detaljan proces livenja pod pritiskom sa različitim vremenima trajanja svih operacija. Na slici ispod prikazana je pojednostavljena šema sa osnovnim koracima ciklusa livenja, koji se uzastopno ponavljaju pri serijskoj proizvodnji.

Slika 6.21. Osnovni koraci ciklusa injekcionog presovanja

6.11. Proračun vremena ciklusa

Navedeni postupak i koraci vrijede za proizvodnju bilo kojega komada (otpreska), ali vrijeme utrošeno na proizvodnju je različito i računa se posebno za svaki komad. Ovdje ćemo navesti osnovne proračune koji se vrše za jedan proizvodni ciklus. Vrijeme hlađenja otpreska (th) i pomoćno vrijeme (tp) sačinjavaju vrijeme ciklusa livenja pod pritiskom (tc) :

tc = th + tp pomoćno vrijeme je.

tp = tm + tk1 + ts + tmp + to + tiz gdje su : tm – vrijeme podmazivanja i čišćenja kalupa

tk1 – vrijeme posluživanja otvorenog kalupa

tz – vrijeme zatvaranja kalupa

ts – vrijeme ukopčavanja

tmp – vrijeme približavanja mlaznice

to – otvaranje kalupa

tiz – vrijeme izbacivanja

6.11.1. Vrijeme čišćenja i podmazivanja kalupa (tm)

To je vrijeme koje je potrebno operateru koji radi na brizgalici za čišćenje i podmazivanje kalupa. U savremenim proizvodnim linijama kalup se može podmazivati i posebnim uređajima.

tm = tč + Xkš · tmi

tč – vrijeme čišćenja kalupa

tmi – vrijeme podmazivanja jedne kalupne šupljine

Xkš – broj kalupnih šupljina

6.11.2. Vrijeme zatvaranja kalupa (tz)

Sastoji se od mašinskog vremena zatvaranja kalupa tzs (to je vrijeme vezano za osobine brizgalice i podložno je varijacijama), i vremena posluživanja zatvorenog kalupa tk2.

tz = tzs + tk2

Vrijeme posluživanja zatvorenog kalupa tk2 zahtjevaju samo posebne konstrukcije kalupa. To će se desiti kada je potrebno ulagati jezgra postavljena u smjeru različitom od smjera otvaranja (zatvaranja) kalupa. Ulagati se može pomoču različitih cilindara ili ručno.

tk2 = ak2 + Xkš · bk2

ak2 – vrijeme posluživanja kalupa

Xkš – broj kalupnih šupljina

bk2 – vrijeme posluživanja kalupne šupljine

6.11.3. Vrijeme otvaranja kalupa (to) Vrijeme otvaranja kalupa sačinjavaju dva vremena; vrijeme posluživanja zatvorenog kalupa u trenutku koji prethodi njegovom otvaranju tk3 i mašinsko vrijeme otvaranja tos:

to = tk3 + tos

tk3 – to se vrijeme troši za iste operacije koje su rezultirale vremenom tk2. Znači da se to vrijeme javlja samo kod posebnih dizajnirani proizvod kalupa. Mašinsko vrijeme otvaranja kalupa tos je karakteristika brizgalice. 6.11.4. Vrijeme izbacivanja (tiz) Vrijeme izbacivanja grozda otpreska sačinjavaju dva vremena. Njihov se redosljed ne može unaprijed odrediti, ali to ne utiče na razmatranja:

tiz = tk4 + tid tk4 – vrijeme posluživanja kalupa pri izbacivanju To vrijeme je nužno za dopunske ručne operacije izbacivanja, npr. ručno otvaranje jezgra:

tk4 = ak4 + Xkš · bk4 pri čemu je: ak4 – vrijeme posluživanja kalupa

bk4 – vrijeme posluživanja kalupne šupljine

tid – dopunsko vrijeme izbacivanja.

Ovo vrijeme služi za izračunavanje vremena izbacivanja iz kalupa (npr. ručno izbacivanje jezgra ili nekih drugih dijelova kalupne šupljine) te rad hvataljke ili odstranjivača.

tid = aid + Xkš · bid

aid – vrijeme posluživanja kalupa

bid – vrijeme posluživanja kalupne šupljine

6.11.5. Vrijeme ukopčavanja ts i približavanja mlaznice tmp

To se vrijeme javlja kod pužnih brizalica u slučajevima kada plastomer još nije dovoljno zagrijan. Vrijeme približavanja mlaznice je vrijeme potrebno da se ona primakne ulivnom stožcu i otvore zatvorene mlaznice. 6.11.6. Vrijeme hlađenja otpreska th

Za optimalno trajanje ciklusa livenja pod pritiskom posebno je važno određivanje potrebnog vremena hlađenja otpreska jer je to najduže vrijeme u ciklusu. Prema DIN 24450, vrijeme hlađenja otpreska definiše se kao vrijeme koje započinje naredbom „ubrizgavanje“, a završava naredbom „otvaranje kalupa“. Iz analize ciklusa injekcionog presovanja plastomera proizlazi da se definisanjem vremena hlađenja odvijaju slijedeće operacije: ubrizgavanje (djeluje naknadni pritisak brizgalice), plastificiranje i vraćanje mlaznice u početni položaj. Najčešće će te operacije biti završene prije nego se otpresak dovoljno ohladi da pri izbacivanje iz kalupa ne dođe do njegove deformacije. Zato je nužno dodatno vrijeme hlađenja koje se naziva dopunskim vremenom hlađenja. Vrijeme hlađenja plastomernih otpresaka proizvedenim livenjem pod pritiskom mora zadovoljiti jednačinu.

th = tu + tnp + tps + tmr + td gdje su: tu – vrijeme ubrizgavanja

tnp – vrijeme djelovanja naknadnog pritiska

tps – vrijeme plastificiranja

tmr – vrijeme vraćanja mlaznice u početni položaj

Vrijeme ubrizgavanja tu sačinjavaju: vrijeme potrebno da se kalupna šupljina ispuni plastomerom, vrijeme kompresije i vrijeme zadržavanja maksimalnog pritiska u kalupnoj šupljini. To je vrijeme u pravilu vrlo ktratko ali jako značajno za kvalitet orpreska. Ono se između ostalih metoda proračunava i metodom konačnih elemenata. Vrijeme djelovanja naknadnog pritiska tnp svodi se navrijeme određivanja hlađenja presjeka ušća. Za proračun ovoga vremena važe iste zakonitosti kao za određivanje potrebnog vremena hlađenja otpreska.

Vrijeme plastificiranja kod pužnih brizgalica određuje se prema formuli tps =m/qp, pri čemu je m – masa otpreska, a qp je kapacitet plastificiranja (količina materijala koja se dostavi sabirnici tokom okretanja pužnog vijka u jednom ciklusu). Vrijeme vraćanja mlaznice u početni položaj tmr jedna je od osobina brizgalice. Posebnu pažnju treba posvetiti dopunskom vremenu hlađenja td. To vrijeme je po pravilu veće od nule i treba težiti da bude što kraće. Iskustva pokazuju da je to vrijeme u praksi nepotrbno dugo. To vrijeme se u nekim slučajevima može skratiti rekonstrukcijom otpreska, snižavanjem temperature prerade, a posebno pravilnim određivanjem potrebnom vremena hlađenja otpreska. Više puta je potvrđeno da se bez ikakvih posljedica na dimenzionalnu stabilnost i kvalitet otpreska moglo skratiti dopunsko vrijeme hlađenja. Pravilno proračunato vrijeme hlađenja otpreska omogućuje i proračun td koje će imati realnu vrijednost za zadanu vrstu plastomera, dimenzija otpreska i uslove prerade. Važno je napomenuti da nas je na ovo vrijeme hlađenja upozoravao i softver pri analizi i simulaciji livenja u ovome radu (poglavlje 6.2.6). Sada su nam poznati vrijeme hlađenja th i pomoćno vrijeme tp, pa možemo izračunati vrijeme ciklusa (tc = th + tp). 6.12 Modeliranje alata i simulacija livenja primjenom CAD tehnologije

U osnovi, pojam "modeliranje" znači idealizirana replika objekta ili procesa. Dobar model ogleda bitne karakteristike originala, ali u isto vrijeme upotrebljava valjana i pametna pojednostavljenja. Osnova za simulaciju je trodimenzionalni model geometrije sirovog livenja ili obrađenog dijela.

Slika 6.22. Primjer 3D modela alata izrađenog u programu Autodesk Inventor® 2012

Tok konstrukcije odlivka može se podijeliti na nekoliko etapa:

- izbor materijala,

- izbor podione ravni kalupa,

- položaj ulivnog kanala i mjesto ubrizgavanja,

- zahtjevi prema tačnosti dimenzija,

- dodaci za obradu na površinama koje se naknadno obrađuju,

- pravilno oblikovanje površina i spojeva površina po obliku,

- oblikovanje površina prema zahtjevima kalupovanja (nagibi).

Ako konstruktor dobro poznaje tehnologiju livenja, tek tada mogu biti iskorištene sve njene prednosti, jer kvalitet i produktivnost u izradi odlivaka neposredno zavise od oblika odlivaka. Izrađivanje prototipa za neki proizvod u praksi je postalo uobičajeno. Da bismo bolje ispitali određene funkcije nekog proizvoda uglavnom se koriste prototipi. Nakon konačne varijante vrše se pripreme za proizvodnju, što znači da je dijelove potrebno rekonstruisati i preoblikovati prema tehnologiji proizvodnje, pri čemu treba da se uzima u obzir:

- traženi kvalitet,

- veličina serije,

- raspoloživa oprema i drugo.

Izrada kalupa za livenje plastike u prošlosti, bez korištenja CAD sistema, podrazumjevala je velike rizike, kao npr.:

- neizvjesnost u pogledu kvaliteta odlivka,

- nepredvidivost tečenja i hlađenja plastične mase,

- enormne troškove popravke,

- utrošeno vrijeme, i mnoge druge.

U današnje vrijeme moguće je sve ovo izbjeći primjenom odgovarajućeg softvera za simulaciju punjenja kalupa kako što je „Autodesk Moldflow“ ili „Autodesk Inventor“, koji ćemo koristiti u nastavku. Pomoću softvera možemo izraditi digitalni prototip koji u većini slučajeva može zamijenti izradu fizičkog prototipa i time izbjeći sve navedene probleme. 6.12.1. Izrada 3D modela

Prvi korak je izrada 3D modela komada prema zadanim dimenzijama. Modeliranje 3D formi određenih komponenti (3D modeliranje) predstavlja proces kreiranja matematičke reprezentacije date trodimenzionalne komponente – Computer Aided Design (CAD), gdje se ove 3D forme (u daljem tekstu 3D modeli) mogu koristiti u druge svrhe, kao na primjer u oblasti kompjuterski podržane proizvodnje – Computer Aided Manufacturing (CAM), pri procedurama programiranja obradnih procesa – Computer Numerical Control (CNC), pomoću CAD/CAM sistema. Proces 3D modeliranja komponenti koje mogu biti opisane „standardnim“ geometrijskim oblicima, danas kod svih „vodećih“ CAD/CAMsistema počiva na korištenju istovjetnih programskih alata kao što su; Extrude, Revolve, Hole, Round, Chamfer, Shell,.... bilo da se radi o dodavanju materijala (Boss/Base) ili o oduzimanju materijala (Cut) iz unaprijed definisanih osnova (Sketch-eva). Procedure opisivanja komponeti odgovarajućim površinama, tzv. „naprednim“ programskim alatima predstavlja formiranje odgovarajućih površi, a zatim definisanje debljine – Thicken,

odnosno popunjavanje prostora, tj. definisanje Solid Model - ako je ograničavaju definisane površi.

Slika 6.23. primjer 3D model komada za koji radimo simulaciju livenja i alat

6.13. Analiza i simulacija livenja

Čvrste strukture se mogu relativno jednostavno modelirati primjenom metode konačnih elemenata. Za razliku od njih, modeliranje procesa livenja je mnogo kompleksnije, jer mora da objedini i tečnu i čvrstu fazu, a uključuje elemente mehanike fluida, termodinamike, elastomehanike i metalurgije (svojstva legure koja se lije, mehanizam kristalizacije, mikrostruktura). Uzimajući u obzir najuticajnije elemente u procesu livenja kao što su oblik dovodnog kanala, ulivnog sistema i 3D geometriju odlivka te početne i granične uslove koji zavise od vrste legure i parametre procesa livenja, diferencijalne jednačine opisuju složene fizičko-hemijske procese za svaki element diskretne strukture. Sve što je u tradicionalnoj tehnologiji livenja zavisilo isključivo od vještine projektanta, danas se sa sa velikom vjerovatnoćom i rezultatskom pouzdanošću može odrediti pomoću egzaktnih proračuna. Za svaki novi odlivak se vrši provjera definisane tehnologije livenja, a nakon toga simulacijom se provjerava kvalitet definisane tehnologije, mjenjaju se uočene greške i ponovo vrši simualcija. Zdrav odlivak, dobijen u najkraćem mogućem vremenu najbolje pokazuje svu prednost primjene računarske analize i simulacije. Tu se bez utroška energije za topljenje plastike, bez utroška materijala i bez utroška vremena za probe čine vidljivim sve greške. Projektant može da napravi presjek digitalnog odlivka u bilo kojoj ravni i da utvrdi da li u nekom njegovom dijelu postoji poroznost ili šupljina, može da prati proces punjenja kalupa, proces očvršćavanja, zaostale napone, strukturu odlivka i još mnogo toga. Potreba za eksperimentalnim livenjem, koja je bila neizbježna u tradicionalnim metodama, primjenom ovih tehnologija u potpunosti se eliminiše što u velikoj mjeri skraćuje se vrijeme dobijanja novog proizvoda i nema neizvjesnosti u pogledu kvaliteta proizvoda - odlivka. Izrada svakog novog otpreska iziskuje i novu tehnologiju, koja sa softverom za simulacije livenja plastike može unaprijed da se provjeri i optimizira. Pored svih prednosti koje smo naveli u uvodu, korištenjem namjenskog softvera možemo dobiti podatke o procesu livenja kao što su: vrijeme livenja, temperatura livenja, temperatura kalupa, ponašanje plastične mase prilikom livenja, eventualni nedostaci i mnoge druge informacije koje su od esencijalog značaja za sam proces. U nastavku ćemo dati detaljan prikaz analize i simulacije livenja na konkretnom primjeru (model na slici 6.5) koristeći programski dodatak „Mold Design“ u sklopu softverskog paketa Autodesk Inventor® 2012.

6.13.1. Ulivna strana

Kada smo dobili prikaz komada, prvi korak je da odaberemo njegovu orjentaciju, što određuje ulivnu stranu, a kasnije, pri projektovanju alata, koristit će nam kao smejrnica za određivanje jezgra i kaviteta kalupa, kao i za otvaranje alata. To ćemo uraditi koristeći naredbu „Adjust Orientation“ (Sl 6.24).

Slika 6.24. Izbor orjentacije

6.13.2. Izbor materijala

Slijedeći korak je izbor materijala, odnosno vrste plastike sa kojom radimo. Izbor vršimo naredbom „Select Material“ iz kartice „Mold Layout“. U novom prozoru, koji smo dobili, možemo odabrati vrstu plastike za koju radimo simulaciju i analizu. Izbor se vrši tako što odaberemo proizvođača iz padajućeg menija „Manufacturer“, zatim biramo ime pod kojim se plastika nalazi na tržištu iz menija „Trade name“ (sl 6.25 ) U poglavlju 2.3 smo vidjeli neke od osnovnih vrsta plastike, a u prozoru koji smo dobili imamo indikator koji nam pokazuje kojoj skupini pripada plastika koju smo odabrali („Resin Indentification code“) (sl.6.8). Klikom na dugme „Details“ možemo vidjeti sve osobine izabrane plastike (temperatura topljenja, skupljanje, mehaničke osobine, itd.) (sl.6.9).

Slika 6.25. Osobine termoplasta

Slika 6.26. Izbor termoplasta

6.13.3. Izbor ulivnog mjesta

Nakon što smo odredili orijentaciju komada i vrstu plastike, trebamo preći u novu modulsku karticu za analizu livenja „Core/Cavity“. Prva naredba koju koristimo u ovoj kartici je „Gate Location“, a služi nam za izbor ulivnog mjesta na komadu. Klikom na ovu naredbu dobijamo novi prozor (sl. 6.26) pomoću kojeg izboremo ulivna mjesta i njihov broj. Ovo možemo uraditi na dva načina. Ako smo već ranije izvršili proračune ili se posavjetovali sa stučnjacima, te znamo tačnu lokaciju i broj ulivnih mjesta, jednostavno ih možemo selektovati na komadu u radnom području („Graphic Area“). Ako želimo samo jedno ulivno mjesto, nakon njegovog izbora kliknemo na dugme „Done“, a ukoliko ih imamo više, izboremo naredbu „Aply“, nakon čega prozor ostaje otvoren za izbor koordinata slijedećeg ulivnog mjesta. U slučaju da nismo sigurni koje koordinate su najbolje za postavljanje ulivnog mjesta, možemo pustiti softver da umjesto nas pronađe najbolje rješenje.To ćemo uraditi izboron kartice „Suggest“ na prozoru koji smo dobili (Sl. 6.27.), a prije toga u polje „Number of Gate Location“ upisali smo za koliko ulivnih mjesta trebamo koordinate i klikom na dugme „Start“ puštamo softver da ih odredi.

Slika 6.27. Izbor ulivnog mjesta manualno i automatski Kada program završi proračun koordinata, na ekranu dobijamo i rezultate analize (sl. 6.29.), koji sadrže koordinate ulivnog mjesta po osama x,y i z – „New Gate Location“i eventualna upozorenja – „Solwer Warnings“ kojih u ovom slučaju nije bilo, što znači da je proračun protekao valjano.

Slika 6.28. Rezultatu proračuna ulivnog mjesta 6.13.4. Osobine procesa

Poslije dobijenog ulivnog mjesta, potrebno je da odredimo osobine procesa kao što su: temperatura topljenja, temperatura alata, pritisak ubrizgavanja, vrijeme ubrizgavanja i vrijeme otvaranja.To ćemo uraditi klikom neredbom „Part Process Settingss“. I ovdje kao i kod određivanja ulivnog mjesta možemo manualno unositi podatke, ukoliko dobro poznajemo sve osobine plastične mase sa kojom radimo i osobine procesa (sl 6.28.), ili u dobijenom prozoru, izborom kartice „Suggest“, pustiti softver da odredi te podatke za nas (sl. 6.29.). Također, kod automatskog određivanja možemo birati za kakvu površinu želimo podatke, da li će to biti fina površina, srednje fina ili gruba.

Slika 6.29. Manualno određivanje podataka livenja

Slika 6.30. Automatsko proračunavanje

I ovdje nakon proračuna dobijamo prozor sa osnovnim podacima o procesu za materijal koji smo odabrali, kao što su temperatura alata, temperatura topljenja, vrijeme ubrizgavanja i napomene o nedostacima (sl. 6.30).

Slika 6.31. Podaci o procesu topljen

6.13.5. Analiza i simulacija

Posljednji korak prije grafičkog prikaza simulacije livenja je analiza punjenja kalupa, koju softver uradi automatski Nakon završene analize dobijamo prozor sa podacima o punjenju kalupa, kao što su: vrijeme utrošeno na punjenje, pritisak ubrizgavanja, težina komada itd. Ispod ovih podataka imamo grafički prikaz utrošenog vremena na punjenje, hlađenje i otvaranje alata, a na samom dnu se nalaze napomene, ukoliko ih ima (sl 6.31.). Također vidimo da je na „semaforu“ žuto svjetlo i poruku da će se komad napuniti bez problema, ali da postoji mogućnost da kvalitet nekih dijelova neće biti maksimalan. Kasnije ćemo uzrok mogućih problema ispitati alatom „Examine Results“.

Slika 6.32 Podaci o punjenju kalupa

Nakon ovoga, na lijevom dijelu ekrana, gdje su prikazani primjenjeni alati – „Browser“, imamo izlistane rezultate koji će nam koristiti za analizu.Da bi provjerili da li će se naš kalup napuniti valjano, potrebno je da odaberemo u listi rezultata „Confidence of fill“. Zatim na ekranu vidimo da li će se plastika uliti u sve dijelove kalupa prije nego se počne hladiti i kakvog će biti kvaliteta. Na grafičkom prikazu vidimo da je cijeli komad zelen, što znači da je osigurao maksimalno punjenje (sl. 6.32). Na desnoj strani imamo legendu po kojoj se možemo ravnati. Ukoliko na komadu imamo žutih ili crvenih područja, to znači da je kvalitet punjenja srednji, odnosno loš, ili postoje anomalije i potrebno je ispitati njihov uzrok.

Slika 6.33. Prikaz kvaliteta punjenja kalupa

Rezultat „Quality prediction“ pokazuje kakav će biti kvalitet gotovog komada. Izborom ovog rezultata, na grafičkom prikazu vidimo da na komadu postoje žuta područja, što znači da je moguće da kvalitet ne bude visok, nego srednji na tim dijelovima (sl. 6.33).

Slika 6.34. Kvalitet komada nakon vađenja Da bi ustanovili razlog nastanka žutih područja, koristićemo alat „Examine Results“. U prozoru koji smo dobili izborom ovoga alata izabraćemo karticu „Quality prediction“ i na grafičkom području kliknemo na dio koji želimo ispitati. Ako kliknemo na zeleno područje vidimo da je kvalitet visok (Qualyti is High). Ako kliknemo na žuto, vidimo pored ostalih podataka, da je kvalitet srednji (Medium Quality) i u dnu uzrok mogućeg smanjenog kvaliteta (Cooling time is too high, there might be packing problem) (sl. 6.34.). Program nam govori da je razlog nastanka mogućih anomalija sporo hlađenje. Ovdje se radi o dopunskom vremenu hlađenja (td) koje je često nepotrebno dugo i treba ga smanjiti. Ovo možemo riješiti na dva načina. Prvi je taj što ćemo smanjiti debljinu komada i time postići brže hlađenje, drugi je postavljanje odgovarajućih kanala za hlađenje kasnije pri projektovanju alata. Pošto nam, u ovom slučaju, nije dozvoljeno mijenjanje dimenzija, znači da moramo pri projektovanju kanala za hlađenje obratiti pažnju na ova područja.

Još nam je ostalo da pogledamo simulaciju, a to ćemo uraditi upotrebom alata „Animation Results“. Na desnoj strani možemo pratiti vremena punjenja, a rastopljena plastična masa će se kretati od plavog područja prema crvenom. 6.14. Modeliranje alata

Sl. 6.35. Simulacija punjenja Da bi naš proizvod bio konkurentan na tržištu, potrebno je da su što kraća vremena razvoja i projektovanja uz povećanje kvaliteta u fazi projektovanja proizvoda i tehnologije izrade, zadržavajući odgovarajuću cijenu u skladu sa konukrencijom. Ovakav način poslovanja preduzeća danas predstavlja konkurentno inženjerstvo, gdje kroz paralelnu spregu aktivnosti

pri razvoju i projektovanju proizvoda i tehnologije izrade uz primjenu savremenih CAD/CAM sistema nastaje konkuretan proizvod. Primjena konkurentnog inženjerstva pomoću programskog paketa Autodesk Inventor® 2012 djelimično je pokazana u okviru ovog rada kroz odgovarajuće aktivnosti nastajanja 3D modela i tehnologije izrade alata. U nastavku će biti prikazani osnovni koraci pri nastajanju alata (kalupa) za naš primjer sa slike 6.34. Prvi korak pri izradi alata, kako i kod simulacije livenja, je da otvorimo komad, za kojega radimo alat, u moduilskoj kartici „Mold Design“ (postupak opisan u poglavlju 6.2.1). 6.14.1. Analiza površina

Slijedeći korak je analiza nagiba livačkih ivica, odnosno površina, a to ćemo uraditi korištenjem alata „Adjust orientation“. Zelene površine su pozitivno nagnute, odnosno ugao između njih i „z“ ose je veći od nule, a plave površine su negativno nagnute. - ugao između njih i „z“ ose je negativan. Imamo i neutralne ravni koje su paralelne „z“ osi (sl 6.35. a i b).

Slika 6.36. Analiza livačkih ivica

Inače, pri modeliranju alata slijedeće što radimo jeste definisanje materijala, ali pošto smo to već uradili za ovaj komad, pri u postupku simulacije (poglavlje 6.2.3), nema potrebe za ponavljanjem. 6.14.2. Definisanje radnog komada

Slika 6.37. Definisanje radnog komada Definisanjem radnog komada određujemo veličinu komada u kojem će se nalaziti kalup. Da bi smo to uradili, potrebno je da pređemo u novu modulsku karticu „Core/Cavity“. Prva

naredba iz ove kartice koju ćemo koristiti je „Define Workpiece Settings“. Izborom ove naredbe dobijamo prozor sa slike 6.36 i na njemu podešavamo gabarite našeg komada. Veličine možemo mijenjati po sva tri smjera i to ukoliko želimo možemo mijenjati u samo jednom smjeru ili ravnomjerno u oba smjera na jednom pravcu, ako koristimo posljednju kolonu u rubrici „Workpiece Dimensions“. Također imamo opciju „Workpiece Type“ u kojoj možemo birati tip radnog komada, da li će to biti okrugli ili kockasti i možemo birati reference prema kojima zadajemo dimenzije komada u meniju „Reference“. 6.14.3. Razdvajanje jezgra i kaviteta

Slika 6.38. Zatvatanje otvora

Da bi smo kreirali liniju koja razdvaja jezgro i kavitet, potrebno je da zatvorimo sve otvore koji se nalaze na našem komadu. Zatvaranje ćemo izvršiti naredbom „Create Patching Surface“ iz modulske kartice „Core/Cavity“. Obabirom ove naredbe dobićemo prozor kao na slici 6.37., u koji je potrebno unijeti spisak svih otvora na našem komadu. To ćemo uraditi tako što ćemo u novootvorenom prozoru,za svaku šupljinu koju imamo, posebno kliknuti na naredbu „Click to add“, te na komadu selektovati otvore i dodavati ih na listu. Kada smo zatvorili otvore možemo pristupiti kreiranju površine koja razdvaja jezgro i kavitet. Površinu ćemo kreirati naredbom „Create Runoff Surface“. Izborom ove naredbe dobćemo prozor kao na slici 6.38, a zatim na komadu odaberemo površinu u kojoj želimo da postavimo ravan razdvajanja.

Slika 6.39. Izbor ravni razdvajanja

Nakon što zatvorili sve otvore na komadu i kreirali ravan razdvajanja, možemo naš komad razdovjiti na jezgro i kavitet koristeći komandu „Generate Core and Cavity“ (slika 6.39. i 6.40.).

Na slici 6.39. prikazane su opcije uređivanja izgleda, kao što je izbor boje i postojanosti jezgra i kaviteta i rastojanje između njih, a na desnoj slici dat je prikaz grafičkog područja na kome možemo pratiti uticaj izmjena koje pravimo.

Slika 6.40. Podešavanje jezgra i kaviteta razdvojenog jezgra Pri modeliranju alata ovim postupkom, slijedeće što radimo jeste izbor ulivnog mjesta, ali pošto smo već radili analizu livenja, te odredili ulivno mjesto (poglavlje 6.2.4) ovaj korak možemo smatrati obavljenim. Kako nam je poznato ulivno mjesto, možemo pristupiti kreiranju „Runner-a“, odnosno dovodnog sistema. 6.14.4. Kreiranje ulivnog sistema Prvi korak pri kreiranju sistema za dovod plastične mase jeste izbor ravni u kojoj se nalazi ulivno mjesto. I ovdje također imamo mogućnost automatskog i manuelnog izbora ravni, a pošto su nam poznate koordinate ulivnog mjesta, koristićemo manuelni pristup. Njega izboremo naredbom „Manual Sketch“ iz kartice „Mold Layout“. To znači da trenutnu modulsku karticu „Mold Design“ trebamo zatvoriti i preći u „Mold Layout“ da bi smo dobili potrebne alate.

Slika 6.41. Izbor ravni i linija za kreiranje „Runnera“

Liniju kreiramo da bismo imali orijentaciju za nastavak definisanja dovodnog kanala i njena dužina u ovom slučaju nije bitna. Bitno je da je kreiramo u ravni koju smo odabrali i da ulivna tačka leži na njenom pravcu. Slijedeći korak je izbor oblika i veličine kanala. Njega ćemo formirati izborom alata „Runner“ iz kartice „Mold layout“. U novom prozoru koji smo dobili (sl 6.40.) imamo nekoliko opcija kao što su tip hranitelja, oblik, veličina i njegov put za koji ćemo iskoristiti skiciranu liniju.

Slika 6.42. Odabit vrste kanala Treba napomenuti da postavljanje dovodnog sistema predstavlja jednu od najvažnijih faza pri projektovanju alata. Također, imamo i više vrsta ulivnih sistema, kao što su ravni ili „V“ profil i nekoliko vrsta oblika (trapezni, kružni, polukružni..), te je za svaki od njih potrebno vršiti analizu i usporediti ih da bismo ustanovili koji nam najbolje odgovara, a to zbog obimnosti rada nećemo objašnjavati.

Slika 6.43. Izgled položaja dovodnog kanala

Nakon što smo odabrali ulivno mjesto i oblik dovodnog kanala, potrebno je da izaberemo oblik ulivnog mjesta. To ćemo uraditi izborom naredne „Gate“.Pokretanjem ove naredbe, dobićemo prozor sa slike 6.43., na kome možemo birati oblik, dimenzije i ugao ulivnog mjesta. Kada imamo kreiran ulivni sistem preostaje nam da odaberemo još neke elemente alata koje smo pominjali u poglavlju 3.2.

Slika

6.14.5. Elementi alata Da bismo kompletirali alat potrebno je da odaberemo njegove elemente od kojih je većina standardnih. Iz baze softverskog paketa tako što ćemo se vratiti u modulsku karticu „Mold Asembly“ i odabrati komandu „Mold B

ika 6.44. Podešavanje ulivnog mjesta

Slika 6.45. Izgled ulivnog mjesta

smo kompletirali alat potrebno je da odaberemo njegove elemente od kojih je većina standardnih. Iz baze softverskog paketa Autodesk Inventor® 2012 izabraćemo neke od njih tako što ćemo se vratiti u modulsku karticu „Mold Asembly“ i odabrati komandu „Mold B

Slika 6.46. Izgled alata

smo kompletirali alat potrebno je da odaberemo njegove elemente od kojih je većina Autodesk Inventor® 2012 izabraćemo neke od njih

tako što ćemo se vratiti u modulsku karticu „Mold Asembly“ i odabrati komandu „Mold Base“.

Izborom ove komande dobijamo prozor kao na slici 6.te možemo mijenjati dimenzije da bi ga prilagodili radnom komadu i odabrati referentnu ravan. Alate, također, možemo pretraživatipored imena alata dobijamo prozor sa slike 6.proizvođača. Kada smo odabrali proizvođača i izgled, klikom mijenjati svaki element alata ponaosob (sl 6.

Slika

Slika Nakon što smo odabrali tip alata i napravili odgovarajuće izmjene, na grafičkom području možemo vidjeti 3D model našega alata sa radnim komadom

om ove komande dobijamo prozor kao na slici 6.46. na kome vidimo izgled našeg alata, te možemo mijenjati dimenzije da bi ga prilagodili radnom komadu i odabrati referentnu ravan. Alate, također, možemo pretraživati i po proizvođačima. Ako kliknemo na strelicu pored imena alata dobijamo prozor sa slike 6.46., gdje iz padajučeg menija „Vendor“ biramo proizvođača. Kada smo odabrali proizvođača i izgled, klikom na opciju „Customize“ možemo

ponaosob (sl 6.46.).

Slika 6.47. Izbor proizvođača alata

6.48. Izmjena pojedinačnih elemenata

Nakon što smo odabrali tip alata i napravili odgovarajuće izmjene, na grafičkom području možemo vidjeti 3D model našega alata sa radnim komadom unutar njega (sl. 6.

Slika 6.49. 3D model alata

. na kome vidimo izgled našeg alata, te možemo mijenjati dimenzije da bi ga prilagodili radnom komadu i odabrati referentnu

Ako kliknemo na strelicu 6., gdje iz padajučeg menija „Vendor“ biramo

opciju „Customize“ možemo

Nakon što smo odabrali tip alata i napravili odgovarajuće izmjene, na grafičkom području unutar njega (sl. 6.48.)

6.14.6. Sistem za izbacivanje komada Pri određivanju položaja izbacivača treba voditi računa o ravnomjernom izbacivanju komada. Dužinu i oblik izbacivača treba prilagoditi kalupnoj šupljini. Presjek izbacivača treba biti dovoljno velik da na proizvodu ne ostaje otisak ili da se ne ošteti neka njegova ploha. Nakon sklapanja alata, potrebno je da na njemu modeliramo i igle koje će izbacivati gotov komad nakon otvaranja alata (izbacivače). Njih ćemo izabrati iz modulske kartice „Mold Assembly“ izborom komande „Ejector“. Program će automatski okrenuti alat na stranu na kojoj trebamo postaviti izbacivače (sl. 6.49.), a na prozoru koji smo dobili biramo izgled i dimenzije izbacivača (sl 6.48.). Slično kao i kod izbora modela alata i ovdje možemo birati proizvođača i mijenjati dimenzije. Na grafičkom područu (sl. 6.49.), aktiviranjem komande „Place Ejectors“ obilježavamo mjesta gdje želimo postaviti izbacivače i koliko želimo da ih bude.

Sl. 6.50. Pozicioniranje izbacivača

Slika. 6.51. Izbor tipa izbacivača/unos koordinata

Koordinate izbacivača također možemo ručno unositi i modifikovati, u slučaju da poznajemo njihovu tačnu lokaciju, ako kliknemo na strelice u donjem desnom uglu. Izborom kartice „Clearance“ možemo birati i zazor (sl. 6.51.). Nakon što završimo sa izborom i podešavanjem, na grafičkom prikazu možemo vidjeti postavljene izbacivače. 6.14.7. Umetak za spajanje sa strojem Postupak modeliranja umetka za prikopčavanje alata na stroj za injekciono punjenje (brizgalicu) je sličan kao i kod kreiranja izbacivača. U modulskoj kartici „Mold Assembly“ izaberemo opciju „Sprue Bushing“, zatim dobijamo prozor kao na slici 6.42. na kome možemo odabrati tip umetka i mijenjati njegove dimenzije. Na grafičkom poručju odaberemo lokaciju umetka aktiviranjem opcije „Point“. Za lokaciju umetka će nam pomoći linija koju smo kreirali pri modeliranju ulivnog sistema (poglavlje 6.3.4). Nakon dodavanja umetka potrebmo je odrediti lokaciju prstena i dodati ga. Prsten služi za omogućavanje spajanja na stroj. Prsten ćemo dodati koristeći naredbu „Locatin Ring“ u istoj modulskoj kartici. Klikom na ovu naredbu dobićemo prozor kao na slici 6.51. na kojemu možemo podešavati osobine prstena.

Slika 6.52. Izbor prstena

6.14.8. Kanali za hlađenje Posljednji korak, pri modeliranju alata, je postavljanje kanala za hladjenje komada. Kanali za hlađenje služe da bi se odvela toplina i dovoljno ohladio proizvod, da se može izbaciti iz alata bez deformacija. Raspored kanala treba prilagoditi različitim temperaturnim zonama koje se trebaju brzo i jednako ohladiti. Pri postavljanju kanala treba postići što bolje hladđenje, a s druge strane ne oslabiti krutost kalupnih ploča. Zbog jednostavnosti se izrađuju bušenjem, pa su kružnog presjeka. Promjer kanala ovisi o debljini stijenke proizvoda (Tab. 3).

Debljina stijenke proizvoda

Promjer d (mm)

2 8...10 4 10...10

6 12...15 Tab. 3. Promjer rashladnih kanala

Da bismo pristupili kreiranju kanala potrebno je da se vratimo u modulsku karticu „Mold Layout“ i odaberemo naredbu „Cooling Channel“. Izborom ove naredbe dobijamo prozor sa slike 6.52. koji nam služi za izbor karakteristika kanala i njihovo pozicioniranje na komadu.

Slika 6.53. Podešavanje kanala za hlađenja

Pozicioniranje vršimo tako što na grafičko području odaberemo stranu na koju ih postavljamo, a zatim unesemo tačne koordinate, odnosno udaljenost od krajeva elemenata na kojem su postavljeni. Da bi kompletirali kanale za hlađenje, još nam je preostalo da stavimo završetke na kanale, koji služe za prikopčavanje na dovod rashladne tekučine (najčešće vode). Njih izaberemo naredbom „Cooling component“. 6.14.9. Izgled gotovog alata Kada smo uradili i posljednji korak, na grafičkom području možemo vidjeti naš alat sa sim njegovim elementima i radnim komadom unutar njega. Na slici ispod prikazan je 3D model alata koji smo konstruisali.

Slika 6.54. Izgled gotovog 3D modela alata