Radionica 1 virtuelni-rapid prototipovi-v mandic day 1

1

Virtuelni/rapid prototipovi –inovacije u inženjerskom

projektovanju

Prof. Dr Vesna Mandić

Tehnološki transfer, Tehnološko brokerstvo: Radionica 1: Podrška razvoju preduze ća

5. jul 2011. Zavod za intelektualnu svojinu, Beograd

Virtuelni/rapid prototipovi – inovacije u inženjerskom projektovanju

Prof. dr Vesna Mandić, Koordinator CTC Kragujevac

[email protected]


projektovanju


Kooperativni Trening Centar Kooperativni Trening Centar –– CTC KragujevacCTC Kragujevac

Centar za Virtuelnu Proizvodnju Centar za Virtuelnu Proizvodnju -- CeVIPCeVIP

2


projektovanju


Realizovani medjunarodni projekti

1. TEMPUS, IMG-Individual mobility grant, Type 3 - IMG-SCG1007-2004 (Project Coordinator).

2. WUS Austria, CDP+, 2005/06, Modeling and Simulation in Metal Forming, (Project Coordinator)

3. EUREKA/ASMATA, 2005, E!3240: Renewal of steel car parts with aluminium, – ASMATA4. Bilateral project between Serbia and Slovenia, 2006/07, Optimization of material forming processes through

physical modelling, FE simulation and inverse analysis. (Coordinator-Serbia)

5. eLearning WUS project, 2006, No. 002/06, Development of Metal Forming Electronic Instructional Resources (Project Coordinator).

6. Course Development Plus WUS project, 2006, Virtual Engineering (Project Coordinator)

7. Virtual Manufacturing Support for Enterprises in Serbia, EAR-EDEP Programme, 2006-2007 (Project Coordinator)

8. Reinforcement of Research Capacity in Software Development and Innovative Collaborative Design and Engineering in Serbia and Montenegro, RRCSD INNCODE, FP6 INCO 043820, 2007-2009, (Executive Project Manager)


projektovanju


1. “WBC-VMnet”

WBC Virtual Manufacturing Network – Fostering an Inte gration of the Knowledge Triangle (January 2009 – January 2012)

2. “I3E”Promoting Innovation in the Industrial Informatics & Embedded Systems Sectors through Networking (Novembar 2009 – Septembar 2012)

Tekući meñunarodni projekti

3. Bilateral project between Serbia and Croatia 2011 -2012, Modelling and optimization of tool by application of information technologies of virtual manufacturing with experimental verification

3


projektovanju


Razvojni put...

2006

2008

2012

On the university level

• Na nivou MFKG• VMnet - 440 članova• 13 VM ekspera• 6 VM softvera• VR i QC oprema• Sistematizovana znanja• Referenc lista – 35 pred.• 9 meñunarodnih projekta• Seminari, radionice…

CTC Kragujevac

CTC Banja Luka

CTC Podgorica

CTC Rijeka

• Novi region. model saradnje UN-PR• 1000 novih članova VMnet mreže• Najmanje 15 novih eksperta, trenera...• +6 VM softvera, 4 nova PC centra, RP i RE oprema• Dopunjena Sistematizacije znanja• 5 novih meñunarodnih projekata• 3 semin., 3 radion., 3 brock. dogañaja• 10 novih stručnih kurseva• Zajednička struktura MSP-a (klasteri..)• 30 Industrial fellowships• 100 PPP programa

2009


projektovanju


Western Balkan region

Network of Collaborative Training Centres in the WBCs

SerbiaB&H

Croatia

Montenegro

Mreža Kooperativnih Trening Centara u WBC regionu

4


projektovanju

Prof. Dr Vesna MandićProf. Dr Vesna Mandic

WBC - Virtual Manufacturing Network

1130 članova iz WBC regiona

VMnet statistics

0

200

400

600

800

1000

1200

Decem

ber 2

006

Febru

ary 2

007

April 2

007

Jun

2007

Augus

t 200

7

Octobe

r 2007

Decem

ber 2

007

Febru

ary 2

008

April 2

008

Jun

2008

August

200

8

Octobe

r 2008

Decem

ber 2

008

Febru

ary 2

009

April 2

009

Jun

2009

Augus

t 200

9

Octobe

r 2009

Decem

ber 2

009

Febru

ary 2

010

April 2

010

Jun

2010

August

201

0

Octobe

r 2010

Decem

ber 2

010

Febru

ary 2

011

April 2

011

Num

ber o

f VM

net m

embe

rs

Virtual Manufacturing Network - VMnetin the WBCs


projektovanju


Vizija Postati snažan kooperativni centar koji će inicirati, posredovati i održavati obostrano korisno partnerstvo izmeñu univerziteta , odnosno njegovih članica, studenata i diplomiranih, s jedne strane i preduze ća i ostalih partnera za podršku MSP sektoru, s druge strane strane.

Misija

Razviti efikasne i efektivne mehanizme za saradnju izmeñu univerziteta i preduzeća, kroz:

• realizaciju zajedničkih projekata (FP7, EUREKA, IPA, TEMPUS...),

• napredne usluge inovativnog razvoja proizvoda

• stručnih treninga za preduzeća i nezaposlene,

• Program industrijskih stipendija (Industrial Fellowship Programme) i

• Program studentske prakse (Student Practical Placement Programme)

5


projektovanju

Prof. Dr Vesna MandićProf. Dr Vesna Mandić

CTC koristi moderan pristup

u

integrisanom razvoju proizvodaI procesa

baziran na primeni najsavremenije opreme i softvera


projektovanju


CTC koristi moderan pristup

u

integrisanom razvoju proizvodaI procesa

baziran na primeni najsavremenije opreme i softvera

6


projektovanju


Primena:• automobilska industrija• avio industrije i astronautika• idustrija elektrokomponentiza domaćinstvo• analizi delova od lima koji se izrañuju u malim alatnicama...



projektovanju


simufact.forming

Optimizirani procesi - zajedno sa dostignutim visokim kvalitetom proizvoda -u najkraćem vremenu, su rešenje za mnoštvo izazova za korisnike, nainternacionalnom konkurentskom tržištu.


Moćan “alat” u rukama stručnjaka koji se bave projektovanjem proizvoda i procesa, tehnologijom, konstrukcijom, koji vodi boljem razumevanju procesa, prevenciji defekata i otkaza u proizvodnji, poboljšanom kvalitetu proizvoda.

7


projektovanju


Rapid prototyping mašina (RP) - Alaris30 3D štampa čččč



projektovanju


SCGM d.o.o.Topy company MitresMetalac

Vlatacom

MikroElektronika d.o.o.

Prizma d.o.o.

8


projektovanju


Virtual Reality oprema

5DT data glove

Infocus DepthQ 3D projector

NuVision stereoscopic glassesVr Space Wintracker


projektovanju


Multisenzorska CMM mašina, WERTH Video-check IP250

Sensors:• Optical

(image processing, auto-focus,

3D Patch)

• Laser• Fiber

Z

Y

XX – 250 mm Y – 125 mm Z – 250 mm

9


projektovanju


Multisenzorska CMM mašina, WERTH Video-check IP250


projektovanju


Virtuelni razvoj proizvoda i re-inženjering u okvir u integrisanog VE (Virtual Engineering) sistema

10


projektovanju


Komponente integrisanog VE sistema

�Virtuelni prototipovi (VP)

�Fizički prototipovi – Rapid prototyping/manufacturing (RPM)

�Reverzni inženjering (RE)

�Virtuelna stvarnost (VR)

�Virtuelna proizvodnja (VM)

�Digital mock up (DMU)

�Product data management (PDM)

�Product life cycle management (PLM)

�Collaborativno okruženje

�Virtuelna kontrola kvaliteta i verifikacija


projektovanju


Virtual prototyping (VP)

CAD – part design

CAD – assembly design

CAD – tool designCAM – Machining strategy, NC programming

11


projektovanju


Physical prototyping – Rapid prototyping/manufacturi ng (RPM)

Z

1

~3~

2

4a

5

6

kompjuterskikontrolisani sistem

FDM glava

Platforma sa x-y-z pomeranjem

Platforma

Namotajtermoplastižice

čne

Laser

Skener-optičko navoñenje lasera

Deo Valjak

Svakim slojem klip se pomerana gore

Svakim slojem klip se pomera

na dole

Applications:Medicine;Electronics;Automotive;Consumers goods;Architecture;Education;Entertainment;Defence;Industrial machinery...

SLS FDM SLS PolyJet


projektovanju



Automobilska industrija, 23.8%

Vazduhoplovna i svemirska industrija,

8.6%

Poslovne mašine, 9.6%

Roba široke potrošnje, 25.5%

Medicina, 10.1%

Akademske ustanove, 6.7%

Vlada/vojska, 6.9%

Ostalo, 8.7%

Primena RP tehnologija u različitim oblastima

12


projektovanju




projektovanju


PolyJet tehnologija

13


projektovanju


• Odlikuje se štampanjem izuzetno finih detalja visokog kvaliteta, nanošenjem tankih slojeva od 28 µm i trenutnim fotoočvršćavanjem;

• Poseduje visoko kvalitetnu rezoluciju od 600x600x900 dpi ;

• Precizno štampanje složene geometrije modela, malih pokretnihelemenata, i finih detalja sa tankim zidovima do 0.6 mm ;

• Visoka tačnost izrade modela i oblika od 0.1 do 0.2 mm ;

• Izuzetno glatko štampanje sitnih detalja na modelu koji se jasno vide (tekst, oznake, brojevi...);

• Brza izrada 3D modela, sa mogućnošću istovremenog štampanja više modela;

• Pogodan za kancelarijsku upotrebu.


projektovanju


Široka primena u različitim oblastima:

• Medicini;

• Elektronici;

• Automobilskoj industriji;

• Proizvodnji robe široke potrošnje;

• Arhikteturi;

• Obrazovanju;

• Zabavi;

• Itd...

14


projektovanju


• Provera uklapanja finih detalja u sklopu, provera oblika;

• Funkcionalna testiranja i kinematike pokretnih delova;

• Markentiške prezentacije – obojeni delovi, sa prevlakama;

• Fine površine omogućavaju direktni RT za silikonske delove, vakum forming aplikacije.


projektovanju


Livenje u pesku

Bojenje RPmodela

Površine sa teksturama

Metalne prevlake

Vakum metalizacijaLivenje silikonske

gume

Vakum forming

15


projektovanju


STL i SLC fajlUlazni format fajla

83kgTežina mašine

825x620x590mmDimenzije mašine

2Broj glava za štampanje

2 za model & 2 za suport

Broj ketridža u mašini

1kgTežina ketridža

Support materijal: FullCure705 gel-like

Materijal modela: VeroWhite FullCure 830Materijali

600x600x900dpiRezolucija (x,y,z)

28 µmDebljina sloja

294x196x150 mmMax. veličina 3D modela

300x200x150 mm Veličina radnog stola (x,y,z)

OsobineSpecifikacija

Tehničke karakteristike

štampa ča

Radni sto mašine

Odštampani model

ALARIS 30 OBJET 3D printer


projektovanju


43°CD-648-06HDT u 0.45 MPa

2137 MPaD-790-04Modul savijanja

74.6 MPaD-790-03Savojna čvrstoća

20 %D-638-05Izduženje pri lomu

2495 MPaD-638-04Modul elastičnosti

49.8 MPaD-638-03Zatezna čvrstoća

Metri čke jedinice

ASTMOsobine

ASTM - AmericanSociety for TestingMaterials

HDT – Heat Distortion Temperature, °C

VeroWhite FullCure830

96°CHDT u 0.46 MPa

2198 MPaModul savijanja

52 MPaSavojna čvrstoća

4 %Izduženje pri lomu

2265 MPaModul elastičnosti

36 MPaZatezna čvrstoća

Metri čke jedinice

Osobine

ABSplus plastika

~

VeroWhite FullCure830

16


projektovanju


Rapid tooling – silikonski deo

Vacum forming aplikacije


projektovanju



17


projektovanju


Reverse engineering (RE)

FORD Focus

Optical scanning

Point cloud

CAD model


projektovanju


Virtual reality (VR)

...generiše virtuelno okruženje u kojem je omogućena 3D prezentacija proizvoda, alata, procesa u realnom vremenu, u realnim uslovima uz interakciju sa korisnikom

18


projektovanju


Virtual manufacturing (VM)

� “proizvodnja u kompjuteru”

� nelinearna FE and FV simulacija i analiza

� izvoñenje “what-if” simulacija za procenu projektnih alternativa

� omogućava optimizaciju proizvodnih procesa baziranu na sensitivity analysis

� optimizira ključne faktore koji utiču na profitabilnost


projektovanju


ProizvodReverzni inženjering, oblak tačaka, ATOS IIe

CAD model, CATIA

FE model, STAMPACK, optimizacija

Industrijski eksperimenti, finalnopodešavanje parametara Projekat - Metalac, Gornji Milanovac


19


projektovanju


Projekat - Zastava Kovacnica, Kragujevac



projektovanju


Projekat - Nissal, Nis


20


projektovanju


Projekat - Milanovic Engineering, Kragujevac



projektovanju


Projekat – Promotor Irva, Kragujevac


21


projektovanju

Prof. Dr Vesna MandićProjekat - Zastava Kovačnica, Kragujevac



projektovanju


Preliminarno projektno rešenje Predlog poboljšane varijante

Fmax = 9490 t Fmax = 750 t

Projekat - Zastava Kovačnica, Kragujevac

22


projektovanju

Prof. Dr Vesna MandićProjekat – Sloboda, Čačak



projektovanju

Prof. Dr Vesna Mandić Projekat - Petar Drapšin, Mladenovac


23


projektovanju


Procena elastičnog ispravljanja

Elastični alati, sa oprugama

Projekat - WEBA, Kragujevac



projektovanju


Metalac, G. Milanovac (studentska praksa)


24


projektovanju


Digital mock up (DMU)


projektovanju


Product data management (PDM)

Collaborative framework

25


projektovanju


Studija slu čaja

Re-inženjering proizvoda:

1. Reverse Engineering – for scanning of blank shape and free surfaces of handle

2. CAD modelling – for 2D model of blank and 3D model of handle

3. Virtual Manufacturing System – for virtual verification of proposed technology and dies design

4. Rapid Prototyping – for physical verification of simulation FE model

5. Quality control – for comparison between real part and RP of simulation model

6. Virtual Reality – for 3D visualization and interaction with virtual models


projektovanju


Optical 2D scanning of closed contour with backlighting ilumination

Sheet metal blank

Point cloudCAD model of blank

Studija slu čaja

26


projektovanju


3D scanning of handle:- Optical 3D scanning of countour shape with backlighting ilumination and autofocus option- Laser sensor for scanning of free form top surface

Real part - handle

Point cloud

CAD model of top surface of handle

CAD models of tools

Studija slu čaja


projektovanju


Virtual manufacturing – FE simulations of bending and deep drawing operations of handle manufacture

CAD model of blank

FE mesh of blank

Virtual tool assembly for 1st

stage, in Simufact pre-processor

CAD model tool for 1st

and 2nd operations

Virtual handle

FE mesh preform

Virtual tool assembly for 2nd stage

Studija slu čaja

27


projektovanju


Simufact.forming FE simulations

Studija slu čaja


projektovanju


Effective stress distribution

Studija slu čaja

28


projektovanju

Prof. Dr Vesna Mandić FE results of final forming of handle, in cross-sections 1 and 7

Studija slu čaja


projektovanju


Rapid prototyping of virtual handle from FE model:

- PolyJet technology- 28-micron layers, high-resolution printing- Material: VeroWhite FullCure 830

STL model from FE RP 3D printer – ALARIS30

RP of handle

Comparison of real metallic part and plastic RP

Studija slu čaja

29


projektovanju


Comparison of RP-FE model and real part of handle, measurement at 8 cross-sections:

- Laser sensor - scanning

RP of handle Multi-sensor CMM WERTH VC-IP250

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55

mm

Real part RP model

Comparison of scanned lines on real part and RP model

Cross-section position

Measurement results – cross-section 4

Studija slu čaja


projektovanju


Wintracker, magnetic 6DOF tracking system

with 3 sensors

5DT data glove, right-handed model with 5 sensors, and 16

predefined gestures

Studija slu čaja

30


projektovanju


Used gestures and associated actions

Studija slu čaja


projektovanju


Studija slu čaja

31


projektovanju


Hvala na pažnjiProf. Dr. Vesna Mandic

[email protected]

www.wbc-vmnet.rs

www.ctc.kg.ac.rs

Technology

Radionica 1 virtuelni-rapid prototipovi-v mandic day 1