rp tehnologije

5/20/2018 RP tehnologije

1/11

BRZA IZRADA PROTOTIPA (RAPID PROTOTAYPING)

Termin Rapid Prototyping (RP) oznaava itavu klasu tehnologija kojima jemogue, direktno iz digitalne dvodimenzionalne prezentacije nekog objekta ili modelanapravljenog u CAD (Computer Aided Design), alatima stvoriti njegovu fiziku

prezentaciju: posve funkcionalan i relativno kompleksan radni prototip. Brza izradaprototipova je relativno nova tehnologija u industriji koja treba da rijei probleme iogranienja tradicionalnih metoda izrade prototipova. Za razliku od substraktivnihprocesa, kod kojih se dio dobija skidanjem estica (najvei broj klasinih obradaskidanjem strugotine), RP je aditivni proces kod koga se prototip stvara pomoutankih slojeva koji se slau jedan iznad drugog, obrazujui na taj nain vrst prototip.

Prototipovi dobijeni nekom od RP tehnologija imaju irok spektar primjene, ali dase najvie primjenjuju u mainstvu, gdje su prototipovi potrebni ne samo zavizualizaciju ili kao gotovi dijelovi, ve se na njima rade i ispitivanja, koj a u razvoju

proizvoda imaju zadatak da utvrde nedostatke budueg proizvoda. Takoe, primjenuprototipova imamo i u arhitekturi, medicini, industriji namjetaja i sl. U nekim odprethodni oblasti prototip ima identinu ulogu kao i u mainstvu, dok sa druge strane,npr. u medicini prototipovi se mogu koristiti kao implatanti gotovi dijelovi) Prototipovi

se najee u literaturidijela na (slika ):

konceptualne modele (omoguuju vizualizaciju proporcija kao i generalnosagledavanje izgleda proizvoda);

geometrijski prototip (slui za provjeru mogunosti manipulacije,

posluivanja i korienja proizvoda; omoguuje preciznu vizualizaciju,ukljuujui i eljeni kvalitet spoljane povrine); funkcionalni prototip (slui za provjeru jedne ili vie funkcija budueg

proizvoda);

tehniki prototip (odgovara serijskom modelu i izrauje se na osnovukompletne dokumentacije, manja odstupanja mogua su u korienimmaterijalima kao i u malim, nebitnim geometrijskim detaljima; principijelno,

od serijskog proizvoda se razlikuje samo po nainu izrade).

Figure 1: Podjela prototipova


2/11

ZNAAJ RP ZA RAZVOJ PROIZVODA

Znaaj RP za razvoj proizvoda se ogleda u njegovoj integraciji iji se ciljevi mogupodijeliti u tri faze i to u podrka simultanom ininjerstvu, podrka pri odluivanju urazvoju proizvoda i pri smanjenju vremena izrade prototipa. Ovaj model vanosti RP

za razvoj proizvoda prikazan je na slici.

Figure 2. Ciljevi upotrebe RP tehnologija pri Razvoju proizvoda

S druge strane RP tehnologije imaju vanu ulogu i pri integraciji sa Reverzibilnimininjerstvom jer daju dosta prednosti i mogunosti prilikom razvoja novog proizvoda.Mjesto i uloga RR i Reverzibilnog ininjerstva1 u okviru integrisanog procesaprojektovanja i proizvodnje, mogu se sagledati sa ematskog prikaza na slici .

1

Pojam reverzibilno inenjerstvo (eng. reverse engineering) u okviru mainstva, u uem smislu,moe se definisati kao proces dupliranja neke postojee komponente, sklopa ili proizvoda, bez pomoicrtea, tehnike dokumentacije ili kompjuterskog modela.


3/11

Figure 3: Mjesto i uloga RP i Reverzibilnog ininjerstva u okviru integrisanog procesa

projektovanja i proizvodnje

U okviru savremene integracije procesa projektovanja i proizvodnje, znaajnapanja se posveuje integraciji tehnologija RE i Rapid Prototypinga (RP), koja semoe posmatrati i kroz potrebu za prevazilaenjem problema u translaciji izmeu"svijeta elektronskog modeliranja" i "fizikog svijeta". Dok RE, kao to jenapomenuto, ima za cilj automatsko generisanje kompjuterskog modela od

postojeeg fizikog, RP ima za cilj da na osnovu kompjuterskog modela kreira fizikimodel, i to brzo i direktno uz minimalnu ljudsku pomo. Mada su se obje tehnologijerazvijale praktino nezavisno jedna u odnosu na drugu, dananja istraivanja su sve

vie usmjerena ka njihovoj integraciji.

DEFINICIJA I OSNOVNI PROCESI RP

DEFINICIJA:Rapid Prototyping (RP) predstavlja grupu tehnologija pomou kojihse fiziki modeli izrauju direktno iz 3D CAD, bez korienja alata i pribora. Poredvarijante da se raunarski model stvara u CAD-u, mogua je i varijanta da se vepostojee fiziko tijelo digitalizacijom i povratnim modeliranjem pretvori u CAD model

a zatim ukljui u RP proces.

Iako postoji nekoliko RP tehnologija, osnovni procesi kod svih se baziraju na pet

osnovnih koraka, a to su (slika):

1. Stvaranje CAD modela

2. Prevoenje CAD modela u STL format3. SjeenjeSTL fajla na tanke unakrsne slojeve4. Stvaranje modela vezivanjem jednog sloja preko drugog

5. ienje i finalizacija modela


4/11

Figure 4: Osnovni procesi pri izradi modela Rapid Prototyping tehnologijom

Da bi se izradio prototip prethodno je potrebno proi kroz proces dizajna.Potreba za odreenim proizvodom, koji moe biti nov ili poboljan stari, morazapoeti konceptom. Nakon toga izrauje se preliminarni dizajn u obliku skice,tehnikog crtea ili CAD vrstog modela. U ovom dijelu procesa mogu se vriti

preliminarna ispitivanja pomou raunala, kao to su analiza naprezanja ilisukladnost objekata u sklopu. Nakon toga slijedi izrada prototipa pomou kojeg severificira oblik, dimenzije, tonost, sukladnost ili se koristi za testiranje mehanikihsvojstava. Sve greke i mane koje se detektiraju na prototipu ispravljaju se u CADdatoteci i proces izgradnje novog prototipa se ponavlja. Ciklus izrade prototipa

definiran je shematskim prikazom na slici (Slika).

Figure 5: Ciklus brze izrade prototipova

Nakon izrade vrstog modela u CAD alatu, model je potrebno eksportirati uSTL datoteku kako bi se takva datoteka pripremila za razliite tipove RP sustava.Neki sustavi mogu prihvatiti STL datoteku direktno u interni program ureaja gdje sedatoteka dorauje, tj. priprema za proces izgradnje fizikog modela. Na tritu postoje

aplikacije za pripremu razliitih CAD formata u STL datoteku. Te aplikacije slue zaanalizu, popravljanje i optimizaciju 3D modela, rezanje modela na slojeve,


5/11

pozicioniranje i orijentaciju modela u komori i postavljanje potporne konstrukcije.

Nakon to jeSTL datoteka importirana u ureaj podeavaju se parametri ureaja.

Prednosti postupka brze izrade prototipa:

Skraenje vremena razvoja proizvoda i snienje trokova; Skraenje vremena dolaska proizvoda na trite; Omoguena dobra komunikacija izmeu funkcija marketinga, inenjerstva,

proizvodnje i prodaje;

Primjena fizikih prototipova za analizu kritinih elemenata konstrukcije; Testiranje funkcijskih prototipova prije izrade alata za izradu proizvoda;

Precizno definiranje potrebnih alata za izradu proizvoda.

Nedostaci postupka brza izrade prototipa:

Ogranien izbor materijala;

Kvaliteta povrine; RP/RM neekonomian kod velikih serija; Ograniene dimenzije modela; Nedostatak kompleksnosti dizajna koji bi RP inilo konkurentnim.

VRSTE RP TEHNOLOGIJA

Postoji vie razliitih klasifikacija Rapid Prototyping tehnologija. Na slici data je

klasifikacija koja se zasniva na vrsti sredstva koje se primjenjuje za izradu modela.Uoava se da postoje tri vrste materijala koje se koriste, a to su:1. fluid (fotopolimer koji prilikom osvjetljavanja laserskim zracima ili UV lampom

otvrdnjava);

2. diskretne estice koje ovravaju ili pomou specijalnog sredstva zapovezivanje ili pod uticajem laserskih zraka;

3. vrsti materijali plastine folije, papir, tanak lim.

Navedena klasifikacija nije kompletna, u njoj su date samo neke od najeeprimjenjenih vrsta RP. U klasifikaciji su zadrani originalni engleski nazivi za pojedine

tehnologije.

Pored navedene klasifikacije, postupci RP se mogu podijeliti i prema tome kakav

se izvor svjetlosti primjenjuje u procesu. Prema tom principu postoje postupci kod

kojih se potrebna svjetlost radnom medijumu predaja na jedan od slijedeih naina:

taka po taka;

po odreenoj povrini.

Podjela se moe jo izvriti i prema tome u koju svrhu e se koristiti buduimodel, a prema tom kriterijumu RP se dijele na one kojima se dobijaju:

dizajn prototipa

funkcionalni prototip


6/11

Figure 6: Vrste RP tehnologija

Teko je rei koja od RP tehnologija je najzastupljenija, jer zavisno od vrsteprototipa i njegove namjene koriste se razne tehnologije. Prema nekim literaturnim

izvorima najkoritenije RP/RT tehnologije su: SL, SLS, FDM, LOM i 3DP. U nastavkurada bie detaljhno samo razraebn princip rada 3D tampaa jer je ovo naovatehnologija koje je sve vie zastupljena u mauinstvu, a pogotovo kada je rije oprototipovima koji se koriste u procesu razvoja proizvoda.

Na slici prikazao je poreenje pojednih RP tehnologija zavisno od pojedinihkarakteristijka prototipa.


7/11

Figure 7: Poreenje pojednih RP tehnologija

3D TAMPAI

Trodimenzionalno tampanje dijelova ili 3D printing se zasniva na tehnologijiklasinih ink-jet tampaa i predstavlja logian nastavak ove tehnologije. Ovatehnologija je ustvari jeftinija verzija brze izrade prototipova. Na osnovu patentirane

tehnologije 3D tampe, koja je razvijena na Institutu za tehnologiju, Masausets(MIT), kompanija ZCorp je razvila i komercijalizovala 1997. godine svoj prvi 3D

tampa, Z402 sistem. Ova tehnologija koristi prakaste materijale i principvezivanja estica praha adhezivima. Vezivno sredstvo nanosi se na prah kroz glavuza tampanje. Sitne kapljice veziva se izbacuju kroz otvore glave termalnim inkdetpostupkom. To postavlja odreena ogranienja u izboru vezivnih sredstava, ali sam

princip izrade je dovoljno svestran da se nove primjene stalno pojavljuju. Sa drugestrane, analogno 2D inkdet tampaima, ovakav sistem moe izraivati i predmete uboji.

Princip rada ove tehnologije vrlo je jednostavan: ink-jet glava selektivno polae(odnosno tampa) vezivnu tenost na sloj praha. Na mjestima gde tenost pada naprah, estice praha se lijepe zajedno u vrstu cjelinu, dok se nepovezani prah oko"polivenih" podruja zadrava kao privremena potpora. Platforma s modelom sezatim sputa, dodaje se novi sloj praha i proces se ponavlja. Kada se model dovri,sav suvian prah "oduva" se pomou vazduha pod pritiskom, a model moe ii nadodatnu obradu voskom, lijepkom i slinim materijama koje poveavaju trajnostsamog prototipa.


8/11

Tipina debljina sloja je oko 1 mm, to povrinuovakvih modela ini zrnastom inepravilnom, a ni preciznost dobijenih modela nije previe velika. Ipak, dobra strana3D tampaa jeste brzina modeliranja i relativno mali trokovi rada. Na slici jeprikazana osnovna ema rade jednog trodimenzionalnog tampaa.

Figure 8:Postupak 3D tampe

Prototipovi izraeni tehnologijom 3D tampe esto imaju slabije mehanikekarakteristike u odnosu na finalne proizvode. Da bi se poboljale karakteristike,potrebno je pridravati se preporuka proizvoaa. Time se obezbjeuje maksimalnikvalitet izraenog prototipa.

Takoe postoje i neke varijante sistema 3D tampe koje nude veu preciznost,poput Thermo-Jet ili Multi-Jet tampaa koji koriste linearnu mreu ispisnih glava.Vrlo precizni su i Model Maker ink-jet tampai koji koriste dvije glave: jednu zapolaganje termoplastike kao osnovnog materijala, a drugu za polaganje voska kao

potpornog materijala. Svaki sloj se izravnava pomou alata za rezanje neposredno

prije ponavljanja procesa za slijedei sloj. Model Maker tampai su zbog ovedodatne dimenzije obrade i preciznosti pogodni i za koritenje, na primjer, u industriji


9/11

plastinog nakita. Na slici 4.15se vidi da je proces Multi-Jet tampe koncepcijski vrloslian osnovnom procesu 3D tampe. Takoe je dat prikaz jedne Multi-Jet glave saviestrukim linijskim mlaznicama.

Figure 9: Princip rada Multi-jet printera

Karakteristike 3D tampaa date su u tabeli 1, dok je na slici dat prikaz jednogtampae marke ZPrinter 450 sa glavnim dijelovima, koji posjeduje Fakultet uaproizvodnju i menadment u Trebinju.

Tabela 1: Opte karakteristike 3D printera:


10/11

Figure 10: Prikaz ZPrinter-a 450 sa osnovnim dijelovima

Prednosti 3D tampe:

Velika brzina izrade gotovog modela, ovo je jedna od najbrih tehnologijabrze izrade prototipova;

Mogunost izrade dijelova u vie boja i od razliitih materijala;

Viak praha se filtrira i moe se ponovo upotrijebiti u procesu ;

Nema potrebe za posebnim potporama (izuzev u nekim sluajevima) pototu funkciju vri prah koji preostane;

Proizvedeni dijelovi se mogu upotrebljavati u raznim oblastima zahvaljujuivelikoj fleksibilnosti procesa;

ienje i postprocesiranje izraenih dijelova ne zahtjeva neke posebnokomplikovane operacije, pa nije potrebno ni posebno obuena strunaradna snaga;

Skraivanje vremena izbacivanja proizvoda na trite;

Znaajno smanjenje trokova razvoja proizvoda;

Mogue je kontrolisati mikrosastav materijala a samim tim i mehanikekarakteristike pojedinih dijelova;

Mogunost brzih izmjena na modelima koji se izrauju.


11/11

Nedostaci 3D tampe:

Dijelovi mogu imati stepeniaste i zakoene povrine, pa je u tom sluajuneophodna zavrna mehanika obrada, a i preciznost je nia nego kodkonvencionalnih postupaka;

U sluaju dugih prepusta i veih udubljenja potrebno je koristiti pomonestrukture kako prilikom suenja i drugih zavrnih obrada ne bi dolo dodeformisanja istih;

Po zavrenoj obradi potrebno je saekati odreeno vreme prije nego to sedio ukloni sa maine jer pojedini slojevi materijala nisu dovoljno ovrsli.Ovaj vremenski period moe potrajati i due od 30 minuta;

Relativno skupa oprema i materijal od koga se izrauju prototipovi;

Kako su dijelovi slabih mehanikih karakteristika neophodne su dodatneobrade kao to je infiltracija, pjeskarenje, suenje i peenje, lakiranje.

Primjeri dijelova izraenih tehnologijom 3D tampe dati su na slici 4.18. Vidi seirok spektar upotrebljenih materijala i oblika koji se mogu proizvesti ovomtehnologijom.

Figure 11:Dijelovi izraeni procesom 3D tampe

rp tehnologije

Documents