|
W procesie projektowania i wytwarzania wyrobu, coraz większego znaczenia nabiera analiza rozwiązań konstrukcyjnych i technologicznych już na etapie projektowania, pozwalająca uzyskać wyrób lepszy, w krótszym czasie i przy mniejszych kosztach. W tym celu szeroko stosowane są systemy komputerowego wspomagania projektowania, pozwalające przeprowadzić prototypowanie wirtualne (Virtual Prototyping). Natomiast możliwość otrzymania modelu fizycznego dają techniki szybkiego prototypowania (Rapid Prototyping). Jedną z nich jest metoda stereolitografii.Metoda ta polega na utwardzaniu żywicy epoksydowej lub akrylowej o niskiej lepkości, wiązką światła ultrafioletowego generowanego przez laser małej mocy (max. 60 mW). Pod wpływem promieni ultrafioletowych następuje polimeryzacja kolejnych warstw żywicy. Proces ten przyrównać można do znanego wcześniej sposobu tworzenia modelu z naklejanych na siebie kolejno przekrojów papierowych. Po wstępnym wykonaniu elementu następuje dokończenie procesu polimeryzacji światłem ultrafioletowym w specjalnej komorze i wykończająca obróbka powierzchni przez szlifowanie lub polerowanie. W efekcie powstaje szybki prototyp wytrzymały i trwały, nadający się do różnorodnych zastosowań.
Podstawą wykonania prototypu jest trójwymiarowy model geometryczny wykonany w dowolnym systemie CAD i zapisany w formacie STL. Model ten jest poddany obróbce za pomocą specjalnego oprogramowania. Jego zadaniem jest w pierwszej kolejności sprawdzenie modelu pod kątem poprawności geometrii. Wykryte błędy są w większości korygowane automatycznie. Kolejnym krokiem jest dobranie najkorzystniejszych, z punktu widzenia dokładności i efektywności wykonania, parametrów procesów prototypowania. W efekcie otrzymuje się pakiet plików gotowych do sterowania urządzeniem stereolitograficznym.
Czas wykonania modelu zależny jest od wielu czynników, przykładowo dla detalu o gabarytach ok. 100x150x65 mm i grubości warstwy 0,15 mm wynosi około 12 godzin. Do tego należy oczywiście doliczyć czas przygotowania modelu, jego weryfikacji oraz dokończenia polimeryzacji w komorze i wykończenia. Całkowity czas wykonania modelu o wyżej podanych wymiarach (od momentu otrzymania pliku STL) wynosić będzie 32-48 godzin roboczych. Biorąc pod uwagę praktyczny brak ograniczeń jeśli chodzi o stopień skomplikowania kształtów zarówno zewnętrznych jak i wewnętrznych, jest to wynik godny ze wszech miar uwagi.
W Instytucie Mechaniki i Konstrukcji na Wydziale Inżynierii Produkcji Politechniki Warszawskiej w Laboratorium Wirtualnego oraz Szybkiego Prototypowania wykorzystywane jest urządzenie do stereolitografii 3D-SLA250 wraz z niezbędnym oprogramowaniem. Instytut dysponuje następującymi systemami CAD: AutoCAD, ProEngineer, SolidWorks. Istnieją więc realne możliwości wsparcia przedsiębiorstw, głównie małych i średnich, w zakresie szybkiego prototypowania.
Janusz Domański
Jan Plewicki
Instytut Mechaniki i Konstrukcji P.W.
|
