2. gyors prototípus készítés 2.1 történeti áttekintésggytmazs/tantargyak/... ·...

1

2.1 Történeti áttekintés

• 1983: kísérletek 3D „nyomtatás” előállítására,

2. Gyors prototípus készítés

„ y ,kalifornia, Nagoya, Minneapolis

• 1986: C. Hull megalapítja a 3D System nevű céget

• eljárása a fotopolimerizáción alapul (sztereolitográfia)

• 1987: 3 amerikai 3 japán 1 izraeli 1 német cég

Miskolci EgyetemGépgyártástechnológiai Tanszék

Dr. Maros [email protected]

1987: 3 amerikai, 3 japán, 1 izraeli, 1 német cég kezd el működni ezen a területen

2.2 Elnevezések

• Rapid Prototyping

• Desktop Manufacturing

• 3D Hardcopy

• Solid Free Form Fabrication

• Tool Less Manufacturing

• Automated Fabrication

• Layered Fabrication



• Layered Fabrication

2

• „gombnyomásra történő” gyártás

• rétegenkénti testfelépítés

2.3 A gyors prototípus készítés sajátosságai

• rétegenkénti testfelépítés

• elsődleges alaklétrehozás

• nincs szerszám

• minden darab önálló termék

• gyors (átfutási idő, változatok)



gy ( , )

• automatizált

A termék funkciója alapján:• Szemléltető modell

G á tá t tá tó d ll

2.4 Az eljárások csoportosítása

• Gyártást támogató modell

• Funkcionális modell

A rétegelőállítás stratégiája alapján:

• pontról-pontra

• vektor mentén



• felületről felületre

3

Eljárások csoportosítása

Az eljárás fizikai tartalma alapján:

• SLA: Stereolitography (foto-polimerizáció) 3D System, Cubital

• SLS: Selective Laser Sintering (lézer szinterelés) EOS, DTMg ( ) ,

• FDM: Fused Deposition Modelling (3D Plotting)(huzalfelkrakás)Stratasys

• LOM: Laminated Object Manufacturing (lemezelt technikák) Helisys

• DSP Direct Shell Production (Droplet Deposition, 3D Printing): (keramikus vagy műanyag por ragasztása) Solingen



• Egyéb technikák : felrakó hegesztés, lemezkivágás, vízsugaras vágás,

2.5 A gyors prototípus készítés lépései

• CAD rajz elkészítése: kimenet .STL formátumban

• Szeletelés és letapogatási stratégia elkészítése

• „Nyers” darab előállítása (Green part)



Töltőanyag ill. támaszok eltávolítása, tisztítás, hőkezelés, anyagkezelés-keményítés, felületkikészítés

y ( p )• Utólagos kezelés

4

2.6 SLA, Sztereolitográfia

Anyag: folyékony gyanta, viaszRétegvastagság: 0,1-0,2 mm

Mivel folyadékban van támaszrólkell gondoskodni



SLA, Sztereolitográfia

Utólagos hőkezelés (kikeményítés)mindig szükséges.Polírozás, festés lehetséges

Sztereolitográfiáhosz használt epoxigyanta tulajdonságai

7-1911-2Szakadási nyúlás (%)

59-6046-47Szakítószilárdság (Mpa)

Epoxi2Epoxi1

7-1911-2Szakadási nyúlás (%)

59-6046-47Szakítószilárdság (Mpa)

Epoxi2Epoxi1



29201628Rugalmassági modulus (Mpa)

27-3033Ütőmunka (kJ/m2)

29201628Rugalmassági modulus (Mpa)

27-3033Ütőmunka (kJ/m2)

5

2.7 STL, Szelektív lézer szinterelés

Anyag: gyanta, műanyagfémpor keverék(Rm=400MPa)



Funkcionális alkatrészek

Szelektív lézer szinterelés

DTM Laser Sinterstation 2500 berendezés

Három különböző eset•A szemcsék a határfelületen egymásba folynak (műanyag porok)



gy y ( y g p )•Keverék fémpor alacsony olv. pontú részei megolvadnak•Műanyaggal bevont fém v. kerámia por összeolvasztása, majd beitatása pl bronzzal

6


Technológiai jellemzők

167540,125-90Duraform

1250170,075-RapidSteel2.0

50/0150,1-Réz-poliamid

--0,1-0,320Alumíniumoxid

150-200150-2000,1-0,330-90Bronz-Vas

20-20010-2000,1-0,310-150Bronz-Nikkel

Pásztázásisebesség

Lézer teljesítménye, W

Rétegvastagság

mm

Szemcsenagyság

Um

Por összetétele

167540,125-90Duraform

1250170,075-RapidSteel2.0

50/0150,1-Réz-poliamid

--0,1-0,320Alumíniumoxid

150-200150-2000,1-0,330-90Bronz-Vas

20-20010-2000,1-0,310-150Bronz-Nikkel

Pásztázásisebesség

Lézer teljesítménye, W

Rétegvastagság

mm

Szemcsenagyság

Um

Por összetétele



2.8 FDM, Huzalfelrakás



Anyag: hevített (200 oC) gyanta, műanyag

7

FDM, Huzalfelrakás





8

2.9 LOM, lemezelt technikák

•Olcsó•Gyors



Anyag: papír, polyester film, szövet, kompozit

•Komplex geometria

LOM, lemezelt technikák



9

2.10 DSP, por ragasztása

Anyag: keramikus vagy műanyag por + ragasztóg

•rideg •utókezelés mindig •gyantával beitatás



DSP, por ragasztása

Munkatér

A gép látképe

Munkatér



10

A munkatér kibontás

DSP, por ragasztása

é d b k



Kész darabok

2.11 Egyéb technikák

• vízsugaras vágás• felrakó hegesztés• fémlemezek összeszerelése• stb



11

2.12 Előnyök és hátrányok

• „gombnyomásra” történő gyártás

• automatizált

• pontosság

Előnyök Hátrányok

• vetemedés

• gyors (átfutási idő, változatok)

• nincs szerszám

• komplex alkatrész(ek)

• szerelt alkatrészek (ún. „benszülöttek” is készíthetők)

• zsugorodás

• porozitás

• felületminőség

• mechanikai tulajdonságok

• „lassú”



Mé öki d ll

Egyéb; 3,8Szerszámozás (közvetlen); 3,7

Öntőminta; 6,3Gyors

szerszámozás;

2.13 A gyors prototípus készítés alkalmazási területei

Szerelés ellenőrzés; 18,2

Funkcionális modell; 22,7

Szerszámgyár-tói modell; 5,4

Mérnöki modell; 16,9

szerszámozás; 13,4

Javaslatok; 3,6

Árajánlatok; 1,4

Ergónómiai; 4,6



A termék funkciója alapján: • Szemléltető modell• Gyártást támogató modell• Funkcionális modell

12

A gyors prototípus készítés alkalmazási területei

Autóipóip.Hadiipar

9% Egyéb8% 23%

Repülőgépip.8%

Gépipar9%

Keresk.term.26%

Orvosi szekt.10%

Akadémiai szekt.

7%

8%



RP módszerek alkalmazási területei (2002 Wohlers Associates)

2.14 A gyors prototípus készítés térhódítása

A világban évente installált RP rendszerek száma



A világban évente elkészített RP modellek száma

13

%

Kína5% Egyéb

10% A világban 1998-ban installált RP

A gyors prototípus készítés térhódítása

USA42%

Kanada1%

Németo.9%

Svédo.1%

Olaszo.4%

Japán19%

Korea2%

Franciao.3%

UK4%

A világban 1998 ban installált RP rendszerek százalékos megoszlása (Wohlers Associates)



Kb 7000 rendszer

Magyarországon: 6db

A gyors prototípus készítés térhódítása

Piaci részesedések



14

2.15 Esettanulmányok

Gyors prototípus készítés alkalmazása közvetlen szerszámozáshoz

•Lézer szinterelt bélyeg és matrica mélyhúzó szerszámhoz•Lézer szinterelt bélyeg és matrica, mélyhúzó szerszámhoz•Kissorozatgyártásban•Vékony alumíniumlemezek húzásához



Mélyhúzandó alkatrész +D geometriai modellje



15

Mélyhúzó szerszám konstrukciós felépítése



Bélyeg

3D testmodellek elkészítése

Bélyeg



MatricaKimenet: STL formátumban

16


Anyag: nikkel-bronz-rézfoszfid

Rm=200 Mpa, 70HB

Lézer szinterelt bélyeg és matrica



Geometriai ellenőrzés

bélyeg és matrica

A teljes tervezés folyamata

CAD CAM

• Alak felismerés

• Adatbázisra

Geometria

CAD CAMépülő elemkiválasztás

TechnológiaDat

aResult



Computer Aided Decision Support

Mérés

17

Alkatrészek mélyhúzása

- 19 alkatrész 30perc alatt

- 15 perc várakozás (hűtés)

10 t l á tá 190 db- 10 sorozat legyártása, 190 db

- lemezvastagság: 0,7 mm

- húzási mélység 16 mm

Kopási nyomok a szerszámon



nem érzékelhetők

Különböző alkalmazások

Térdprotézis



Szivattyúalkatrész

Térdprotézis

18

Orvosi alkalmazások

1. 2.



3. 4.

Művészetek



19

Kultúrtörténet

Múmia rekonstruálásaMúmia rekonstruálásaroncsolásmentesen



2.16 Kitekintés

A jövőbeni lehetőségek szinte korlátlanok ??

•új anyagok és•új technológiák

k d l b b h ő há á i d k ??



Kereskedelemben beszerezhető háztartási RP rendszerek ??

2. gyors prototípus készítés 2.1 történeti áttekintésggytmazs/tantargyak/... ·...

Documents