raos

BRZA PROIZVODBRZA PROIZVOD((RapidRapid ManufacturingManufacturing -- RapidRapid((RapidRapid ManufacturingManufacturing RapidRapid

Prof. dr. sc(praos@

Strojarski fakultet u

Prof. dr. sc(praos@

Strojarski fakultet uStrojarski fakultet uZavod za proizv

Katedra za obradu odvajanj

Strojarski fakultet uZavod za proizv

Katedra za obradu odvajanj

DNJA TVOREVINA DNJA TVOREVINA dd PrototypingPrototyping-- RapidRapid ToolingTooling))dd PrototypingPrototyping RapidRapid ToolingTooling))

c. Pero [email protected])u Slavonskom Brodu

c. Pero [email protected])u Slavonskom Broduu Slavonskom Broduvodno strojarstvoem čestica i preradu polimera

u Slavonskom Broduvodno strojarstvoem čestica i preradu polimera

Razvoj pRazvoj pTradicionalno konstruiranje i izradbaTradicionalno konstruiranje i izradba

Konstruiranje(Crtež)

RazradaKomunikacija(Crtež) Komunikacija

CAD + CAM PrototipaKonstruiranje ProizvodnoKonstruiranje(CAD 2D/3D)

ProizvodnoinženjerstvoPlaniranje

CAD + Brza izradba prototipa (RP/RTKonstruiranje

CAD 3D(Solid Modelling)

Generička iz

SVEUČILIŠTE U OSIJEKU – STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU

(Solid Modelling)

Tehnologičnost izrade proizvoda /Brza izradba2proizvodaproizvoda

prototipaprototipaIzradba modela

na temeljuPROTOTIP

na temeljucrteža

Strojna obradbaStrojna obradbaNC/CNC PROTOTIP

T)

zradba proizvoda PROTOTIP

ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO

Vrste proVrste pro

K t i t ti i (Konceptni prototipovi (mGeometrijski prototipoviGeometrijski prototipoviFunkcionalni prototipovip pTehnički prototipovi


Tehnologičnost izrade proizvoda /Brza izradba3

ototipovaototipova

d li)modeli)

i


Konceptni protoKonceptni proto

Vizualizacija proporcijaVizualizacija proporcijaMaterijal modela i površkonačnom proizvoduMoguće je prepoznati gMoguće je prepoznati gkoje bi u kasnijim fazamskupo ispravitiskupo ispravitiKoriste se u ranoj koncejproizvoda za prezentac



otipovi (modeli)otipovi (modeli)

proizvodaproizvodašina ne odgovaraju

rube pogreške u dizajnurube pogreške u dizajnuma razvoja proizvoda bilo

epcijskoj fazi razvoja p j j jiju osnovne ideje


GeometrijskiGeometrijski

Vizualizacija točnih i deVizualizacija točnih i deproizvodaPovršina prototipa u potkonačnog proizvoda (bog p (Koristi se u završnoj koproizvodaproizvoda.Na temelju geometrijskoj g jodluka o daljnem razvoj



i prototipovii prototipovi

taljnih dimenzijataljnih dimenzija

tpunosti odgovara onoj oja, tekstura itd.)j , )ncepcijskoj fazi razvoja

og prototipa donosi se g p pju (proizvodnji)


FunkcionalnFunkcionaln

Sve glavne karakteristikSve glavne karakteristikonima kod serijskog pro

j č j ij jnajznačajnije za njegovRabe se na kraju središj(razrada, dimenzioniranProvedba pokusa mehaProvedba pokusa mehaopterećivanja i/ili montadopuna simulacijskim m



i prototipovii prototipovi

ke prototipa identične suke prototipa identične su oizvoda, posebice one

f k iju funkciju.šnje faze konstruiranja j jnje) aničkog/toplinskoganičkog/toplinskog ažnih karakteristika kao metodama


Tehnički pTehnički pKarakteristike prototipa odgovaraju serijskom podgovaraju serijskom ppovršina, boja itd.)Najčešće su izrađeni odmaterijala kao i serijskimaterijala kao i serijski Često se izrađuju istim i ij ki i di dii serijski proizvodi radi aRabe se uglavnom pri rg pnajzahtjevnijih proizvodkonstrukcijskih izmjena


konstrukcijskih izmjena


rototipovirototipovigotovo u potpunostiroizvodu (oblik dimezijeroizvodu (oblik, dimezije,

d istog ili vrlo sličnogproizvodiproizvodiili sličnom postupkom kao

li tj j t kanalize utjecaja postupka razvoju tehnički ja kao zadnja mogućnost prije serijske proizvodnje


prije serijske proizvodnje

Brza proizvod

od ideje do gotovog proizod ideje do gotovog proiz

relativno brza proizvodnjageometrije na temelju rač

postoje različiti načini brzp jsvi proizvode prototipove po sloj – slojevite tehnologije (e.


Tehnologičnost izrade proizvoda /Brza izradba

dnja tvorevina

zvoda u kratkom vremenuzvoda u kratkom vremenu

a tvorevina komplicirane čunalnog 3D modela

ze proizvodnje tvorevina, ali p j ,dodavanjem materijala sloj

Additive technologies)


Temeljna područja( Additi T(e. Additive T

Brza proizvodnja prototipovaprototipovi i modeli pp p p

Brza proizvodnja kalupa i alaBrza proizvodnja kalupa i alapomoću brze proizvo

Brza izravna proizvodnja (e.a a a p o od ja (epojedinačna i malos



a brze proizvodnjeT h l i )Technologies)

a (e. Rapid Prototyping – RP) pri razvoju novih proizvodap j p

ata (e Rapid Tooling RT)ata (e. Rapid Tooling - RT) odnje prototipa

Rapid Manufacturing - RM) ap d a u actu g )erijska proizvodnja


Osnovni koraci pri posOsnovni koraci pri pos

1. Konstruiranje CAD mode2. Pretvaranje CAD modela 3. “Rezanje” STL modela u3. Rezanje STL modela u 4. Generička izrada prototipČ5. Čišćenje i završna obradb



stupcima brze izradbe stupcima brze izradbe

la (3D Solid model)u STL model2D poprečne presjeke2D poprečne presjeke

pa “sloj po sloj”ba prototipa


CADCAD STLSTLCADCAD STLSTL

Čišć j iČišć j iČišćenje i Čišćenje i završna obradbzavršna obradb

prototipaprototipa



Rezanje u slojeveRezanje u slojeve

ba ba

RP IzradbaRP Izradba ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO

RP IzradbaRP Izradba

Faze brze proizvodnje proFaze brze proizvodnje pro



ototipovaototipova


Softver za pretvaSoftver za pretva



aranje CAD u STL aranje CAD u STL


Usporedba RP i konveUsporedba RP i konvead

be Točnost

ost i

zra

i toč

nooš

kovi

Troškovi

Tro

OO


Kompleksnost p


encionalnih postupakaencionalnih postupaka

RP/RT

Konvencionalnipostupcipostupci

Optimalno područje Optimalno područje primjene RP/RTprimjene RP/RT


proizvoda

ččSVEUČILIŠTE U OSIJEKU – STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU

Područja primjene RP poPodručja primjene RP po



ostupaka ostupaka (izvor: (izvor: WohlersWohlers ReportReport 2010)2010)

Komercijalni postKomercijalni post

Stereolitografski postupak (SStereolitografski postupak (SLaminiranje (Laminated ObjeSelektivno lasersko srašćivan

(Selectiv(SelectivTaložno očvršćivanje (Fused Prostorno (trodimenzijsko) tisHibridni postupak 3DP/SLA (Hibridni postupak 3DP/SLA (



tupci brze izradbetupci brze izradbe

Stereolitography - SLA)Stereolitography SLA)ect Manufacturing - LOM)njeve Laser Sintering - SLS)ve Laser Sintering SLS)d Deposition Modeling - FDM)skanje (3D Printing - 3DP)PolyJet®)PolyJet®)


Postupak Materijal

SLA fotoosjetljiva polimern(npr. PMMA, EP, PE-HD( p , ,

LOM polimer (PVC), papirSLS polimeri (PA PS PEESLS polimeri (PA, PS, PEE

staklom), polimeri sa ra

FDM l t i (ABS PC PFDM plastomeri (ABS, PC, P3DP polimeri, keramika, škrPolyJet fotoosjetljiva polimerna



na smola, akrilne i epoksidne smoleD))

EK PMMA) ojačani polimeri (npr saEK, PMMA), ojačani polimeri (npr. saaznim punilima, keramika, metali

PPSU) k ikPPSU), keramikarob, metalia smola


StereolitograStereolitogra((St litSt lit((StereolitogrStereolitogr

Patent 1986. (3D SystemPočet

Princip: fotopolimerizacijPrincip: fotopolimerizacijMaterijali: epoksidi, akrilTočnost/debljina sloja: d



afskiafski postupakpostupakhh SLASLA))raphyraphy –– SLASLA))

ms Corp., USA, CA)tak razvoja RPja s pomoću laseraja s pomoću laseralati

do 0,05 mm


StereolitograStereolitogra((St litSt lit((StereolitogrStereolitogr



afskiafski postupakpostupakhh SLASLA))raphyraphy –– SLASLA))


D. Godec


Maksimalni obuja


SLA-5000 (3D Systems)


( y )am prototipa: 500 x 500 x 600 mm



ViperSi (3D Systems)

Maksimalni obujam prototipa250 x 250 x 250 mm


250 x 250 x 250 mm

StereolitografskiStereolitografski popo((Di it lDi it l Li htLi ht PP((DigitalDigital LightLight ProPro



stupak na bazi DLPstupak na bazi DLPii DLPDLP))ocessingocessing –– DLPDLP))

Perfactory (Envisiontec)

Maksimalni obujam prototipa:41 x 33 x 230 mm


41 x 33 x 230 mm

MikrostereolitogMikrostereolitog



grafskigrafski postupak postupak

CC (( 0 82 / 1 2 )0 82 / 1 2 )


microTECmicroTEC ((dd = 0,82 mm / 1,2 mm)= 0,82 mm / 1,2 mm)

Postupak Postupak ((L i t dL i t d Obj tObj t MM((LaminatedLaminated ObjectObject MM

P t t 1988 (H li IPatent 1988. (Helisys InPrincip: izrezivanje i sljep j jMaterijali: papir, polimerTočnost/debljina sloja: d



laminiranjalaminiranjaM f t iM f t i LOMLOM))ManufacturingManufacturing –– LOMLOM))

USA CA)nc., USA, CA)epljivanje folijep j j jrna folija (PVC)do 0,12 mm




LOM 1015 (H li I ) ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO

LOM 1015 (Helisys Inc.)

Selektivno laserSelektivno laser((SelectiveSelective Laser Laser

Patent 1989 (Carl DeckardPatent 1989. (Carl DeckardPrincip: srašćivanje polimerMaterijali: PC, PA, vosak, mTočnost/debljina sloja: do 0Točnost/debljina sloja: do 0,



rsko srašćivanjersko srašćivanjejjSinteringSintering –– SLSSLS))

DTM Corp USA TX), DTM Corp., USA, TX)rnog praha s pomoću lasera

metali, keramike 1 mm,1 mm


Selektivno laserSelektivno laser((S l tiS l ti LL((SelectiveSelective Laser Laser



rsko srašćivanjersko srašćivanjeSi t iSi t i SLSSLS))SinteringSintering –– SLSSLS))


D. Godec



Eosint P 730 (EOS GmbH)

Max. obujam:700x380x580 mm


00 380 580

Taložno očTaložno oč((F dF d D itiD iti((FusedFused DepositionDeposition

Patent 1992 (Stratasys CoPatent 1992. (Stratasys CoPrincip: upravljano ekstrudMaterijali: polimeri (ABS, PTočnost/debljina sloja: do 0Točnost/debljina sloja: do 0



čvršćivanječvršćivanjeM d liM d li FDMFDM))nn ModelingModeling –– FDMFDM))

orp USA MN)orp., USA, MN)iranje polimerne žice

PC, PPSU), vosak, keramika 0 25 mm0,25 mm


SrašćivanjeSrašćivanje((F dF d D itiD iti((FusedFused DepositionDeposition


D. G


ee taloženjemtaloženjemM d liM d li FDMFDM))nn ModelingModeling –– FDMFDM))


odec



FDM Titan (Stratasys Inc ) ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO

FDM Titan (Stratasys Inc.)

Prostorno (trodimProstorno (trodim((3D3D P i tiP i ti((3D 3D PrintiPrinti

Princip: povezivanje česticPrincip: povezivanje česticMaterijali: keramika (gips), Točnost/debljina sloja: do



menzijsko) tiskanje menzijsko) tiskanje ii 3DP3DP))inging –– 3DP3DP))

a s pomoću vezivaa s pomoću vezivapolimeri, metali mm


Prostorno (trodimProstorno (trodim((3D3D P i tiP i ti((3D 3D PrintiPrinti



menzijsko tiskanje) menzijsko tiskanje) ii 3DP3DP))inging –– 3DP3DP))


D. Godec



Actua 2100 (3D Systems) ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO

Actua 2100 (3D Systems)



ZPrinter 310 (Z-Corp)SF Slavonski Brod


SF Slavonski Brod



ZPrinter 650(Z Corp)


(Z-Corp)

Hibridni postupakHibridni postupak((P lP l((PolPol

Princip: fotopolimerizacija UPrincip: fotopolimerizacija UMaterijali: epoksidi, akrilati Točnost/debljina sloja: do 0



k 3DP/SLA tiskanje k 3DP/SLA tiskanje l j tl j t))lyjetlyjet))

UV zračenjemUV zračenjem

0,05 mm


Hibridni postupakHibridni postupak((P lP l((PolPol



k 3DP/SLA tiskanje k 3DP/SLA tiskanje l j tl j t))lyjetlyjet))


D. Godec



Eden 330 (Objet Co.)FSB Z b


FSB Zagreb

Izbor optimalnoIzbor optimalnopp



og RP postupka og RP postupka g p pg p p


D. Godec

Brza izradba kalupBrza izradba kaluppp

Posredni postupci:RP model odljevka kRP model odljevka k

Izravni postupci:RP dijelova kalupne šuRP dijelova kalupne šu



pa (pa (Rapid ToolingRapid Tooling))p (p ( p gp g))

kalup odljevakkalup odljevak

pljine odljevak/otpresakpljine odljevak/otpresak


Posredni postupci bPosredni postupci b

Izradba silikonskih kalupa zniskotaljivih metalnih le

Izradba pješčanih metalnihIzradba pješčanih, metalnihlijevanje metala

I db dij l k l ih šIzradba dijelova kalupnih šinjekcijsko prešanje pol

Epoksidno-aluminijski kalupiPostupak metaliziranjaPostupak metaliziranjaKirksite (kalupi na bazi cinko3D Keltool TM postupak


3D Keltool TM postupak


brze izradbe kalupabrze izradbe kalupa

za lijevanje polimera i gurah i keramičkih kalupa zah i keramičkih kalupa za

š lji k lšupljina kalupa za imera

vih legura)


Izradba silikonskihIzradba silikonskih



h kalupa za lijevanje h kalupa za lijevanje p j jp j j



1. Određivanje lj b i RPsljubnice na RP

modelu odljevka 2. Fiksiranje Ru silikonskuu silikonsku



h kalupa za lijevanjeh kalupa za lijevanje

RP modelau kutijuu kutiju

3. Ulijevanje silikona


oko RP modela


4. Razrezivanje kalupa duž sljubnicekalupa duž sljubnice 5. Vađenje R

modela iz k



h kalupa za lijevanjeh kalupa za lijevanje

Pkalupa

6. Silikonski kalupi lj lij j


pripremljen za lijevanje

Primjeri RP modela Primjeri RP modela



i silikonskih kalupa i silikonskih kalupa


Izradba pješčanih kaluIzradba pješčanih kalupjpj



upa za lijevanje metalaupa za lijevanje metalap j jp j j


RP model odljevka (RP model odljevka (



(SL) i pješčani kalup (SL) i pješčani kalup


Izradba keramičkih kalIzradba keramičkih kal



upa za lijevanje metalaupa za lijevanje metalap j jp j j


Izravni postupci brze izIzravni postupci brze iz

Direct AIMTM (3D SysteSLS (poliamid/bakar) (3Direct Metal Laser SintDirect Metal Laser SintRapidToolTM (DTM Cor

TMDirectToolTM (EOS GmSpace Puzzle MoldingTSpace Puzzle MoldingProMetalTM (Extrude H

STM (O CLENSTM (Optomec CorZCastTM (Z-Corp)


ZCast (Z Corp)


zradbe kalupnih šupljinazradbe kalupnih šupljina

ems)3D Systems)teringTM (EOS GmbH)tering (EOS GmbH)rp.)

mbH)TM (Protoform GmbH)(Protoform GmbH)one Corp.)

)rp.)



Eosint M250 (EOS Gm



mbH) – Postupak DMLS

TrodimenzijskoTrodimenzijsko tiskantiskan((P MP M((ProMProM



nje s metalnim prahomnje s metalnim prahomM t lM t l))MetalMetal))


P M l (E t d H CSVEUČILIŠTE U OSIJEKU – STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU

ProMetal (Extrude Hone C


C ) CRIF Li (B l ij ) ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO

Corp.) CRIF Liege (Belgija)

Izravno lasersIzravno lasers((LL E i dE i d NN((Laser Laser EngineeredEngineered NN



sko oblikovanjesko oblikovanjeN tN t Sh iSh i LENSLENS))Net Net ShapingShaping –– LENSLENS))




LENS 850 (Optomec Corp.)


(Optomec Corp.)

Izravno izrađeni (RTIzravno izrađeni (RTinjekcijsko preinjekcijsko preinjekcijsko preinjekcijsko pre


Tehnologičnost izrade proizvoda /Brza izradba59T) dijelovi kalupa za T) dijelovi kalupa za

šanje polimerašanje polimerašanje polimerašanje polimera


P i j b iP i j b iPrimjene brze izPrimjene brze iz(RP(RP(RP(RP



db i ddb i dzradbe proizvoda zradbe proizvoda /RT)/RT)/RT)/RT)


Razvoj industrRazvoj industr(automobils(automobils(automobils(automobils


Blok motora SUS (MBlok motora SUS (M


ijskih proizvodaijskih proizvodaska industrija)ska industrija)ska industrija)ska industrija)


MercedesMercedes--Benz AG)Benz AG)

Razvoj industriRazvoj industri(kućansk(kućansk(kućansk(kućansk



ijskih proizvodaijskih proizvodaki aparati)ki aparati)ki aparati)ki aparati)


MediMedi• Fizički modeli ljudskih organa

Virtualno planiranje i simuliran• Virtualno planiranje i simuliranoperacijaI db• Izradba proteza

• Izradba implantata• Izradba biomedicinskih uređa



icina icina anjenje

aja


MedicinsMedicins“Customized me“Customized meCustomized meCustomized me

SF Slavonski BSF Slavonski B



ki projekt ki projekt edical implants”edical implants”edical implantsedical implantsrod / MF Zagrebrod / MF Zagreb


MolekulneMolekulne



e znanostie znanosti


ArhiteArhite



ekturaektura


GeolGeol



ogijaogija


MatematičkoMatematičko



o modeliranjeo modeliranje


raos

Documents