BRZA PROIZVODNJA

SVEUČILIŠTE U OSIJEKU – STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU ZAVOD ZA TEHNOLOGIJE

Tehnologičnost proizvoda /Brza izradba

BRZA PROIZVODNJA TVOREVINA (Rapid Manufacturing - Rapid Prototyping- Rapid Tooling)

Prof. dr. sc. Pero Raos([email protected])

Strojarski fakultet u Slavonskom BroduZavod za proizvodno strojarstvo

Katedra za obradu odvajanjem čestica i preradu polimera


Tehnologičnost proizvoda /Brza izradba2

Razvoj proizvodaTradicionalno konstruiranje i izradba prototipa

Konstruiranje(Crtež)

RazradaKomunikacija

Izradba modelana temelju

crteža

PROTOTIP

CAD + CAM Prototipa

Konstruiranje(CAD 2D/3D)

ProizvodnoinženjerstvoPlaniranje

Strojna obradbaNC/CNC PROTOTIP

CAD + Brza izradba prototipa (RP/RT)

KonstruiranjeCAD 3D

(Solid Modelling)Generička izradba proizvoda PROTOTIP


Tehnologičnost proizvoda /Brza izradba3 Vrste prototipova

Konceptni prototipovi (modeli)Geometrijski prototipoviFunkcionalni prototipoviTehnički prototipovi


Tehnologičnost proizvoda /Brza izradba4 Konceptni prototipovi (modeli)

Vizualizacija proporcija proizvoda Materijal modela i površina ne odgovaraju konačnom proizvodu Moguće je prepoznati grube pogreške u dizajnu koje bi u kasnijim fazama razvoja

proizvoda bilo skupo ispraviti Koriste se u ranoj koncepcijskoj fazi razvoja proizvoda za prezentaciju osnovne ideje


Tehnologičnost proizvoda /Brza izradba5 Geometrijski prototipovi

Vizualizacija točnih i detaljnih dimenzija proizvoda Površina prototipa u potpunosti odgovara onoj konačnog proizvoda (boja, tekstura itd.) Koristi se u završnoj koncepcijskoj fazi razvoja proizvoda. Na temelju geometrijskog prototipa donosi se odluka o daljnem razvoju (proizvodnji)


Tehnologičnost proizvoda /Brza izradba6 Funkcionalni prototipovi

Sve glavne karakteristike prototipa identične su onima kod serijskog proizvoda, posebice one najznačajnije za njegovu funkciju.

Rabe se na kraju središnje faze konstruiranja (razrada, dimenzioniranje) Provedba pokusa mehaničkog/toplinskog opterećivanja i/ili montažnih karakteristika kao

dopuna simulacijskim metodama


Tehnologičnost proizvoda /Brza izradba7 Tehnički prototipovi

Karakteristike prototipa gotovo u potpunosti odgovaraju serijskom proizvodu (oblik, dimezije, površina, boja itd.)

Najčešće su izrađeni od istog ili vrlo sličnog materijala kao i serijski proizvodi Često se izrađuju istim ili sličnom postupkom kao i serijski proizvodi radi analize utjecaja

postupka Rabe se uglavnom pri razvoju tehnički najzahtjevnijih proizvoda kao zadnja mogućnost

konstrukcijskih izmjena prije serijske proizvodnje



Brza proizvodnja tvorevina

od ideje do gotovog proizvoda u kratkom vremenu

relativno brza proizvodnja tvorevina komplicirane geometrije na temelju računalnog 3D modela

postoje različiti načini brze proizvodnje tvorevina, ali svi proizvode prototipove dodavanjem materijala sloj po sloj – slojevite tehnologije (e. Additive technologies)



Temeljna područja brze proizvodnje(e. Additive Technologies)

Brza proizvodnja prototipova (e. Rapid Prototyping – RP)

prototipovi i modeli pri razvoju novih proizvoda

Brza proizvodnja kalupa i alata (e. Rapid Tooling - RT) pomoću brze proizvodnje prototipa

Brza izravna proizvodnja (e. Rapid Manufacturing - RM)

pojedinačna i maloserijska proizvodnja



Osnovni koraci pri postupcima brze izradbe

1. Konstruiranje CAD modela (3D Solid model)2. Pretvaranje CAD modela u STL model3. “Rezanje” STL modela u 2D poprečne presjeke4. Generička izrada prototipa “sloj po sloj”5. Čišćenje i završna obradba prototipa



Click to edit the outline text format

Second Outline Level

Third Outline Level Fourth Outline Level

Fifth Outline Level Sixth Outline Level Seventh Outline Level Eighth Outline Level

Ninth Outline LevelKliknite da biste uredili stilove teksta matrice

Druga razina

Treća razina

Četvrta razina Peta razina






Druga razina

Treća razina







Druga razina

Treća razina


11

Kliknite da biste uredili stilove teksta matriceDruga razina

Treća razina Četvrta

razina P

eta razina



razina P

eta razina


Treća razina Četvrt

a razina

Peta razina


Treća razina Četvrta razina

Peta razina

CAD STL

RP Izradba

Rezanje u slojeve

Čišćenje i završna obradba

prototipa



Faze brze proizvodnje prototipova



Softver za pretvaranje CAD u STL



Peta razina





Usporedba RP i konvencionalnih postupaka

Kompleksnost proizvoda

Troškovi i točnost izradbe

Optimalno područje primjene RP/RT

Troškovi

Točnost RP/RT

Konvencionalnipostupci



Područja primjene RP postupaka (izvor: Wohlers Report 2010)



Komercijalni postupci brze izradbe

Stereolitografski postupak (Stereolitography - SLA)Laminiranje (Laminated Object Manufacturing - LOM)Selektivno lasersko srašćivanje

(Selective Laser Sintering - SLS)Taložno očvršćivanje (Fused Deposition Modeling - FDM)Prostorno (trodimenzijsko) tiskanje (3D Printing - 3DP)Hibridni postupak 3DP/SLA (PolyJet®)



Postupak Materijal

SLA fotoosjetljiva polimerna smola, akrilne i epoksidne smole (npr. PMMA, EP, PE-HD)

LOM polimer (PVC), papir

SLS polimeri (PA, PS, PEEK, PMMA), ojačani polimeri (npr. sa staklom), polimeri sa raznim punilima, keramika, metali

FDM plastomeri (ABS, PC, PPSU), keramika

3DP polimeri, keramika, škrob, metali

PolyJet fotoosjetljiva polimerna smola



Stereolitografski postupak(Stereolitography – SLA)

Patent 1986. (3D Systems Corp., USA, CA) Početak razvoja RP

Princip: fotopolimerizacija s pomoću laseraMaterijali: epoksidi, akrilatiTočnost/debljina sloja: do 0,05 mm



Stereolitografski postupak(Stereolitography – SLA)

D. Godec





SLA-5000 (3D Systems)Maksimalni obujam prototipa: 500 x 500 x 600 mm



ViperSi (3D Systems)

Maksimalni obujam prototipa:250 x 250 x 250 mm



Stereolitografski postupak na bazi DLP(Digital Light Processing – DLP)

Perfactory (Envisiontec)

Maksimalni obujam prototipa:41 x 33 x 230 mm



Mikrostereolitografski postupak

microTEC (d = 0,82 mm / 1,2 mm)



Micro-stereolithography

Micro-stereolithography (microTEC)Diameters: 0,82 mm / 1,2 mm



Postupak laminiranja(Laminated Object Manufacturing – LOM)

Patent 1988. (Helisys Inc., USA, CA)Princip: izrezivanje i sljepljivanje folijeMaterijali: papir, polimerna folija (PVC)Točnost/debljina sloja: do 0,12 mm
















Druga razina

Treća razina







Druga razina

Treća razina


31

LOM 1015 (Helisys Inc.)



razina P

eta razina



Peta razina


Treća razina

Četvrta razina

Peta razina



Selektivno lasersko srašćivanje(Selective Laser Sintering – SLS)

Patent 1989. (Carl Deckard, DTM Corp., USA, TX)Princip: srašćivanje polimernog praha s pomoću laseraMaterijali: PC, PA, vosak, metali, keramike Točnost/debljina sloja: do 0,1 mm



Selektivno lasersko srašćivanje(Selective Laser Sintering – SLS)

D. Godec







Eosint P 730 (EOS GmbH)

Max. obujam:700x380x580 mm



Taložno očvršćivanje(Fused Deposition Modeling – FDM)

Patent 1992. (Stratasys Corp., USA, MN)Princip: upravljano ekstrudiranje polimerne žiceMaterijali: polimeri (ABS, PC, PPSU), vosak, keramika Točnost/debljina sloja: do 0,25 mm



Srašćivanje taloženjem(Fused Deposition Modeling – FDM)

D. Godec



Taložno očvršćivanje - FDM (Stratasys)



FDM Titan (Stratasys Inc.)

Click to edit Master text stylesSecond level

Third level Fourth level

Fifth level



Prostorno (trodimenzijsko) tiskanje (3D Printing – 3DP)

Patent ??. (Z-Corp, USA)Princip: povezivanje čestica s pomoću vezivaMaterijali: keramika (gips), polimeri, metaliTočnost/debljina sloja: do mm



Prostorno (trodimenzijsko tiskanje) (3D Printing – 3DP)

D. Godec








Druga razina

Treća razina







Druga razina

Treća razina


43

Actua 2100 (3D Systems)



Peta razina



ZPrinter 310 (Z-Corp)SF Slavonski Brod



Peta razina



ZPrinter 650 (Z-Corp)



Trodimenzijsko tiskanje (Z-Corp)



Hibridni postupak 3DP/SLA tiskanje (Polyjet)

Patent ??. ()Princip: fotopolimerizacija UV zračenjemMaterijali: epoksidi, akrilati Točnost/debljina sloja: do 0,05 mm



Hibridni postupak 3DP/SLA tiskanje (Polyjet)

D. Godec



Hibridni postupak Polyjet (Objet Geometries Co.)








Druga razina

Treća razina







Druga razina

Treća razina


50

Eden 330 (Objet Co.)FSB Zagreb



Izbor optimalnog RP postupka

D. Godec



Brza izradba kalupa (Rapid Tooling)

Posredni postupci:RP model odljevka kalup odljevak

Izravni postupci:RP dijelova kalupne šupljine odljevak/otpresak



Posredni postupci brze izradbe kalupa

Izradba silikonskih kalupa za lijevanje polimera i niskotaljivih metalnih leguraIzradba pješčanih, metalnih i keramičkih kalupa za lijevanje metalaIzradba dijelova kalupnih šupljina kalupa za injekcijsko prešanje polimera

Epoksidno-aluminijski kalupiPostupak metaliziranjaKirksite (kalupi na bazi cinkovih legura)3D Keltool TM postupak




Second Outline Level Third Outline Level

Fourth Outline Level

Fifth Outline Level

Sixth Outline Level

Seventh Outline Level

Eighth Outline Level


Druga razina Treća razina


54

Izradba silikonskih kalupa za lijevanje



Peta razina



Peta razina



1. Određivanje sljubnice na RP modelu odljevka


2. Fiksiranje RP modela u silikonsku kutiju

3. Ulijevanje silikona oko RP modela



4. Razrezivanje kalupa duž sljubnice


5. Vađenje RP modela iz kalupa

6. Silikonski kalup pripremljen za lijevanje






Fifth Outline Level

Sixth Outline Level






57

Primjeri RP modela i silikonskih kalupa



Peta razina






Fifth Outline Level

Sixth Outline Level






58

Izradba pješčanih kalupa za lijevanje metala



Peta razina



Peta razina



RP model odljevka (SL) i pješčani kalup Kliknite da biste uredili stilove teksta matriceDruga razina


Peta razina






Fifth Outline Level

Sixth Outline Level






60

Izradba keramičkih kalupa za lijevanje metala



Peta razina



Peta razina



Izradba dijelova kalupnih šupljina kalupa za injekcijsko prešanje polimera

1. Priprema RP modela otpreska (dodavanje uljevnog sustava).

2. Pozicioniranje ljevačke košare oko RP modela.

3. Potlačno zalijevanje RP modela u keramičku smjesu.

4. Očvršćivanje (sušenje) keramičke smjese i taljenje RP

modela (jezgre)

5. Taljenje potrebne količine metala6. Ulijevanje rastaljenog metala u

keramički kalup 7. Odljevena kalupna šuljina



Izravni postupci brze izradbe kalupnih šupljina

Direct AIMTM (3D Systems) SLS (poliamid/bakar) (3D Systems) Direct Metal Laser SinteringTM (EOS GmbH) RapidToolTM (DTM Corp.) DirectToolTM (EOS GmbH) Space Puzzle MoldingTM (Protoform GmbH) ProMetalTM (Extrude Hone Corp.) LENSTM (Optomec Corp.) ZCastTM (Z-Corp)



Eosint M250 (EOS GmbH) – Postupak DMLS

Click to edit Master text stylesSecond level

Third level Fourth level

Fifth level



Trodimenzijsko tiskanje s metalnim prahom(ProMetal)



ProMetal (Extrude Hone Corp.) CRIF Liege (Belgija)



Peta razina



Izravno lasersko oblikovanje(Laser Engineered Net Shaping – LENS)



LENS 850 (Optomec Corp.)



Peta razina








Druga razina

Treća razina







Druga razina

Treća razina







Druga razina

Treća razina


68

Izravno izrađeni (RT) dijelovi kalupa za injekcijsko prešanje polimera



Peta razina



Peta razina



Primjene brze izradbe proizvoda (RP/RT)






Fifth Outline Level

Sixth Outline Level






70

Razvoj industrijskih proizvoda(automobilska industrija)

Blok motora SUS (Mercedes-Benz AG)Kućište mjenjačke kutije (Porsche AG)






Fifth Outline Level

Sixth Outline Level






71

Razvoj industrijskih proizvoda(kućanski aparati)








Druga razina

Treća razina







Druga razina

Treća razina







Druga razina

Treća razina


72

Medicina Fizički modeli ljudskih organa Virtualno planiranje i simuliranje

operacija Izradba proteza Izradba implantata Izradba biomedicinskih uređaja



Peta razina



Peta razina








Druga razina

Treća razina







Druga razina

Treća razina


73

Medicinski projekt “Customized medical implants”

SF Slavonski Brod / MF ZagrebKliknite da biste uredili stilove teksta matriceDruga razina


razina Peta

razina



Peta razina



Peta razina






Fifth Outline Level

Sixth Outline Level






74

Molekulne znanosti



Peta razina



Peta razina






Fifth Outline Level

Sixth Outline Level






75

Arhitektura



Peta razina






Fifth Outline Level

Sixth Outline Level






76

Geologija



Peta razina



Peta razina






Fifth Outline Level

Sixth Outline Level






77

Matematičko modeliranjeKliknite da biste uredili stilove teksta matriceDruga razina


Peta razina



Peta razina

Documents

BRZA PROIZVODNJA