Témata
Reklama

Aplikace technologií Rapid Prototyping

Opět se po několika měsících vracíme k technologiím Rapid Prototyping (RP), které, jak je již dostatečně známo, transformují 3D data v reálný, fyzický model.

Vzhledem k tomu, že se v poslední době vliv těchto technologií zvětšuje a jednotlivé technologie nacházejí specifické uplatnění při vývoji nových plastových i kovových dílů, rozhodli jsme se některé novinky a poznatky prezentovat v následujícím textu.
Podstata a volba RP technologie
Podstatou většiny RP technologií je opakované nanášení úzké vrstvy materiálu s mezivytvrzováním těchto vrstev působením UV paprsku. Opakováním tohoto procesu dochází k vytváření prostorového 3D modelu, který může být vytvořen podle typu použité technologie z pryskyřice, z termoplastu, nebo třeba i z kovu. Z tohoto hlediska je zřejmé, že výsledné použití modelu je již od počátku výroby směrodatným hlediskem pro volbu RP technologie. V současné prototypové výrobě je možné vysledovat několik trendů, které ovlivňují již zmíněnou volbu.
Reklama
Reklama

Stereolitografie (SLA)

V případě požadavku technicky dokonalého a přesného plastového prototypu se nejčastěji používá technologie zvaná stereolitografie, kterou jsme již představili v dříve otištěných článcích. Zaručuje poměrně rychlý způsob převodu 3D dat a přípravu master modelu pro následné použití. Model připravený touto technologií většinou slouží pouze jako prostředek pro výrobu nástroje či formy. Je to díky použitému materiálu modelu (epoxidová pryskyřice), který umožňuje širokou škálu dokončení povrchu modelu (od jemného broušení přes pískování až k dokonalému vyleštění). Mezivýsledkem je tedy řádně ošetřený model, a to podle finálního požadavku na plastový díl. Takto připravený model slouží pro výrobu silikonové formy pro požadavek až několika desítek kusů plastového dílu z polyuretanů, případně pro výrobu vstřikolisového nástroje pro několik stovek až tisíce kusů dílů z finálních sériových plastů (ABS, PA, POM). Důvodem požadavku na odpovídající povrch je následná reprodukce povrchu na formu, a tedy i na jednotlivé díly. Stereolitografie je v současné době na vrcholu RP technologií i z důvodu dosažení vysoké přesnosti při výrobě master modelu. Běžně se používá při sestavovaní tzv. "data-control-modelů", což například v automobilovém průmyslu představuje nejezdící prototyp, na jehož základě jsou připravovány již sériové nástroje a formy. Vzhledem k tomu, že pro tyto potřeby je nutné vyrobit několik kusů přesných plastových dílů na úrovni sériové produkce, je stereolitografie tou nejsprávnější volbou. Velké uplatnění též nachází v oblasti zástavbové kontroly dílů, kontroly spasování dílů pro sestavu a při designérských návrzích. Předností je reprodukovatelnost až několika desítek kusů polyuretanových odlitků, a tedy větší sériovost oproti následujícím technologiím.
Selective Laser Sintering (SLS)
Tato technologie umožňuje velmi podobným způsobem jako předchozí vyrábět modely, avšak jako výsledný materiál modelu je možné zvolit termoplast nebo kov. Nejčastěji se používá speciální práškový polyamid (bez i se skleněnou výplní), který se mechanickými vlastnostmi blíží sériově vstřikovanému polyamidu. Zde je možné vysledovat hlavní výhodu oproti stereolitografii, jejíž pryskyřičné modely neoplývají vysokými mechanickými vlastnostmi a vysokou teplotní odolností. Modely vytvořené SLS technologií tak nacházejí uplatnění při výrobě prototypu, který je určen pro zátěžové a napěťové zkoušky, tedy zkoušky za provozu, v případě automobilového průmyslu tzv. crash-testy. Vzhledem k velmi blízkým vlastnostem modelu je možné běžně simulovat chování plastu při normálním provozu, případně při extrémním provozu za vysokých a nízkých teplot.
Nevýhodou oproti stereolitografii je nižší dosažitelná přesnost s ohledem na tloušťku vrstvy. Ta se pohybuje v rozpětí od 0,15 do 0,20 mm a výsledná přesnost se pohybuje v těchto intencích. Vzhledem k většímu parametru tloušťky oproti stereolitografii vlastní stavba modelu zabírá kratší čas, na druhou stranu povrchové dokončení pro následné použití modelu je více pracnější a není možné dosáhnout tak kvalitního povrchu. SLS modely se používají v případě, kdy je potřeba ve velmi krátké době prezentovat několik plastových kusů s vlastnostmi na úrovni sériových plastů. Počty pohybující se nad 5 až 8 kusů se v důsledku větší finanční náročnosti nevyplatí a je lepší využít stereolitografie a následné produkce polyuretanových odlitků.
Fused Deposition Modeling (FDM)
Tato RP technologie se trochu odlišuje od dvou předchozích, a to systémem výroby modelu. Opět dochází k vrstvení modelu, ovšem model je tvořen aplikací materiálu ABS tryskou. Ta se pohybuje v osách X a Y, osa Z je tvořena pohybem celé platformy, na níž je model usazen. Výhodou této technologie jsou poměrně slušné mechanické vlastnosti a vysoká teplotní odolnost, na druhé straně tato technologie je náročnější po stránce povrchové úpravy modelu, má menší přesnost a vlastní stavba potřebuje delší čas. FDM technologie nachází velké uplatnění u mechanicky namáhaných dílů s kombinací teplotního zatížení. Její doménou je výroba jednoho zátěžového vzorku pro zkoušky a ověření funkčnosti. Na druhou stranu při požadavku více kusů je nevýhodná a finančně náročná. Většímu využití jako prostředku pro přípravu formy či nástroje zabraňuje náročnější způsob povrchové úpravy s ohledem na mechanické vlastnosti použitého materiálu ABS. Ten se blíží svými parametry k sériově vstřikovanému ABS.
Představili jsme si nejvíce exponované RP technologie a jejich výhody a nevýhody. Existují i další metody - netěší se sice takovému rozšíření, přesto stojí za to se o nich zmínit, což učiníme v příštím čísle v dokončení tohoto přehledu. V případě zájmu o získání podrobnějších informací či přímo při požadavku realizace RP modelů je možné se obrátit na pražskou firmu 3D Tech, spol. s r. o.
Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 10115
Datum: 31. 01. 2001
Rubrika: Trendy / Plasty
Autor:
Firmy
Související články
Dokonalé pedály

Jak cyklističtí nadšenci a osoby zasvěcené tomuto sportu jistě vědí, minulé desetiletí nejslavnějšího švýcarského výrobce jízdních kol, firmy BMC, by se dalo přirovnat k zajímavé, ale místy krkolomné jízdě. Firmu, kterou původně založil anglický emigrant vyrábějící jízdní kola pro britskou značku Raleigh, koupil v roce 2001 švýcarský podnikatel Andy Rihs, který postavil impozantní nový výrobní závod ve městě Grenchen, nedaleko Bernu, s prostým, jednoznačným cílem sestavit zde jízdní kolo a tým schopný vyhrát závod Tour de France.

Synergie: klíč úspěchu

Na to, jak je mladý už toho ve své profesi dokázal vskutku hodně. Už na začátku vysokoškolského studia začal podnikat v oblasti jachtingu, do čehož spadá například distribuce materiálů pro povrchové úpravy a poradenství. Dnes je Ing. Viktor Brejcha nejen spojován se společností Sea-Line, ale především je specialistou pro kompozitní materiály ve společnosti Siemens Mobility.

Úspěšný vývoj technologií pro zpracování termoplastových kompozitů

Konstruktéři tlačení požadavky na nižší hmotnost a lepší parametry svých konstrukcí stále více neváhají využít ve svých návrzích materiály, které byly dříve vyhrazeny pouze pro nejnáročnější high-tech aplikace. Díky tomu roste také poptávka po nenáročných výrobních technologií na výrobu konkrétního dílce z určitého materiálu.

Související články
Lipsko letos jenom digitálně

Tradiční dvojice veletrhů pro oblast strojírenství a subdodavatelského průmyslu Intec a Z v Lipsku se letos uskuteční v termínu 2.–3. března 2021 výhradně digitálně pod názvem „Intec/Z connect“. Společnost Leipziger Messe, pořadatel veletrhu, se takto rozhodla, neboť současný vývoj koronavirové pandemie a s tím spojená omezení neumožňují takto velkou akci smysluplně realizovat klasickou ani hybridní formou

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Použité pneumatiky - kam s nimi?

Na začátku byl skvělý vynález: pneumatika. Byla vynalezena v devatenáctém století, úžasně zlepšovala vlastnosti jízdních kol a její vynález byl patentován. Později našla uplatnění především v automobilovém a leteckém průmyslu a dnes tvoří každodenní součást našeho života.

O výuce plastů a kompozitů pro strojaře

Student strojního inženýrství by měl pochopit jak analogie, tak rozdíly ve struktuře a vlastnostech polymerních a kovových materiálů a jejich chování v provozních podmínkách.

On-line sledování forem

Zásadní otázka sledování nástrojů se dá zjednodušit na boj mezi manažery projektů a mezi výkonnými pracovníky. Zatímco řídicí pracovníci by chtěli maximum informací pokud možno v reálném čase, výkonní pracovníci jsou časově zaneprázdněni samotnou výrobou a přepisování informací do systému je nijak zvlášť neinteresuje, ba naopak zdržuje od jejich hlavní práce.

Za plasty v říjnu na K 2013

Tradičně po třech letech se ve dnech 16. - 23. října 2013 koná v Düsseldorfu již 19. mezinárodní veletrh plastů a kaučuku K 2013, největší světová akce oboru od níž se očekávají nejen premiéry nových materiálů ale i ukázky nových aplikací s vyšším využitím vlastností známých materiálů s cílem snížení hmotnosti a spotřeby energie při užití obnovitelných zdrojů.

Polyuretanový řemen jako náhrada lan u výtahů

Moderní pohony sjednocují dynamickou únosnost, přesnost a provozní spolehlivost s co nejvyšší hospodárností. Dlouholeté zkušenosti firmy Continental Contitech a kooperace při vývoji a prvovýrobě nabízí konstruktérům a uživatelům neustále nové technologické perspektivy.

Plasty v automobilovém průmyslu

Na světě je v současnosti přibližně 800 miliónů automobilů a prognózy růstu mluví o zvýšení jejich počtu na dvě miliardy do roku 2030. Tento výhled činí z automobilového průmyslu jedno z nejperspektivnějších průmyslových odvětví pro nejbližších patnáct let.

Vyztužené termoplasty v letecké konstrukci

Historie firmy Letov má svůj počátek v listopadu 1918, kdy byl založen státní letecký vojenský podnik nazvaný "Letecký arsenál". Společnost prošla několika etapami, od vývoje a výroby vlastních letounů postupně až k vývoji a výrobě letadlových celků.

Kompozitová kapota sériového vozu Ford Focus

Na říjnovém veletrhu Composite Europe 2012 v Düsseldorfu vystavil Ford první přední kapotu sériového vozu Ford Focus z  CFRP kompozitu z uhlíkových vláken, vyrobenou vysokorychlostním procesem vhodným pro velkosériovou výrobu.

Laserové řešení pro plastikářský průmysl

Konvenční technologie opracování plastů již v mnoha případech nevyhovuje požadavkům koncových uživatelů. Moderní lasery posouvají kvalitu výroby plastů na zcela novou úroveň. Lastic představuje implementaci nejmodernějších laserových technologií a ergonomického ovládání do jediného produktu, jenž je navržen tak, aby jeho aplikace do stávajících výrobních linek byla zcela bezproblémová.

První plnobarevná stolní 3D tiskárna

Společnost Mcor představila jako první na světě plnobarevnou stolní 3D tiskárnu Mcor ARKe a klade si za cíl dostat tuto 3D tiskárnu do každé kanceláře či učebny.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit