1.Sistemul de Fabricare LOM

7/21/2019 1.Sistemul de Fabricare LOM

1/15

1

ANALIZA TEORETICI EXPERIMENTALA

TEHNOLOGIEI LOM (LAMINATED OBJECT MANUFACTURING)

DE FABRICARE RAPIDA PROTOTIPURILOR

1. OBIECTUL LUCRRII

Scopul principal al lucrrii este cunoaterea teoretic i experimental a tehnologiei LOM

(Laminated Manufacturing Object) de fabricaie rapida prototipurilor.

2. CONSIDERAII TEORETICE

2.1. Prezentarea echipamentului

Fabricarea de piese stratificate (LOM) este o metodde fabricaie n care un model 3D este

construit plecnd de la o reprezentare CAD (model solid) prin adugarea secveniala seciunilor.

Procedeul conine trei faze importante: preprocesarea, construirea modelului i respectiv post proce-

sarea. Echipamentul este controlat n ntregime de calculator. Aceasta include controlul sistemului

laser, al mecanismului de avans al foliei de material, al temperaturii i al mecanismului de avans al

rolei nclzitoare i al mecanismului de deplasare al platformei de lucru.

Echipamentul LOM 1015 (existent n cadrul laboratorului de Fabricare Rapid a

Prototipurilor din cadrul UTCN, vezi fig.1) i LOM 2030 au o structurbazatpe cteva sisteme

responsabile cu diferite etape din cadrul procesului de prelucrare. Aceste sisteme sunt:

a) Calculatorul electronic plus programul LOMSlice;

b) Laserul cu CO2, sistemul de ghidare prin oglinzi i focalizare a razei laser;

c) Dispozitivul tip plotter de poziionare n planul xOy a razei laser;

d) Sistemul de manevral platformei pe direcie vertical;

e) Sistemul de laminare al straturilor succesive;

f) Sistemul de alimentare cu material;

g) Sistemul de exhaustare.

a) Sistemul hardware i software

Calculatorul electronic, cu o configuraie minim corespunztoare unui IBM compatibil

80486 ruleazsub Microsoft Windows NT, CPU la 33 MHz, 16 MB RAM i cel puin 120 MB hard

disk. n ceea ce privete software-ul LOMSlice, este o aplicaie pe 32 bii, cu o interfa uor de

utilizat, cuprinznd un meniu, ferestre de dialog, indicatori de progres etc.. LOMSlice este completintegrat cu echipamentul de prelucrare permind preprocesarea, execuia seciunilor prin pies i

controlul mainii ntr-un singur program. Precizia pe axa Oz este asigurat n timpul prelucrrii


2/15

2

printr-un circuit nchis (feed-back) i este monitorizat dup fiecare nou lipire a unui strat. n

anumite situaii LOMSlice poate trece peste unele imperfeciuni ale modelului STL (erori ce

genereazprin intersecia piesei cu un plan, curbe deschise).

b) Sistemul laser

Mainile LOM folosesc pentru tierea materialului un laser cu CO2. La mainile LOM-1015

laserul are 25 W n timp ce LOM 2030 are un laser cu puterea de 50 W. Sistemul optic de conducereal razei laser n vederea tierii stratului curent de material const din trei oglinzi i o lentil ce

focalizeazraza laser n planul de lucru. Focalizarea razei laser asigur tierea cel mult a stratului

curent de material. Diametrul razei focalizate este de aproximativ 0.25 mm (0.010 inch).

c) Dispozitivul de poziionare

Sistemul de poziionare al razei laser pe axele X-Y este de tip plotter, deplasarea de-a

lungul celor douaxe asigurndu-se printr-un sistem de curele dinate, micrile fiind controlate de

motoare pas cu pas. Viteza maximde deplasare pe cele douaxe este de 380 m/s (15 inch/s) n

cazul lui LOM 1015 i respectiv 610 mm/s (24 inch/s) n cazul lui LOM 2030. Precizia de

poziionare pe X-Y este de 0.025 mm (0.001 inch).

d) Sistemul de manevral platformei

Piesa LOM este construitpe o platforma crei micare pe verticaleste asiguratde un

sistem urub-piulicu bile, controlul micrilor plarformei fiind efectuat de un motor pas cu pas.

Precizia de poziionare a platformei de lucru este de 0.025 mm (0.001 inch) la 360 mm (1 foot)

nlime a piesei.

Fig. 1 Sistemul de fabricare rapida prototipurilor LOM 1015.


3/15

3

e) Sistemul de laminare

Sistemul de laminare este reprezentat de o rol nclzit la aproximativ 60oC (210o F), a

crei poziie fa de platforma de lucru este controlat cu ajutorul unui microntreruptor. Prin

rostogolirea rolei peste platforma de lucru, aceasta preseazstratul curent de material fade stratul

precedent, concomitent cu nclzirea acestuia. Stratul de material are pe faa inferioarun termo-

adeziv ce va fi activat de ctre rola nclzitoare i va conduce la lipirea stratului curent de celprecedent. Prin reglarea poziiei rolei nclzitoare fa de platforma de lucru, se poate mri sau

micora presiunea exercitatde rolasupra stratului de material. O cretere a presiunii exercitate de

rola nclzitoare mbuntete procesul de lipire a straturilor, prin eliminarea eventualelor bule de

aer dintre straturi. Odat cu creterea presiunii de contact dintre straturi, poate crete i viteza de

deplasare a rolei, crescnd productivitatea procesului. Totui o presiune prea mare exercitatde ctre

rola nclzitoare poate conduce la deformaii ale pachetului (deci implicit ale modelului LOM).

Odat cu presiunea exercitat de ctre rola nclzitoare, o atenie mare trebuie acordat i

temperaturii acesteia. Fluctuaii ale temperaturii rolei pot conduce la fluctuaii ale temperaturii n

pies cu consecine negative asupra procesului de fabricaie (dezlipiri ale straturilor precedente,

nelipire corespunztoare etc.). Pentru aceasta temperatura rolei este controlatde un termocuplu i

monitorizatn permanende ctre LOMSlice.

f) Sistemul de alimentare cu material

Sistemul de alimentare cu material cuprinde doi arbori, unul pe care se monteaz rola cu

material, respectiv al doilea pe care se va rula deeul. Pe lngcei doi arbori, sistemul de alimentare

cuprinde cinci role pentru ghidarea foliei de material. ntre cei doi arbori pe care se monteazrola de

material respectiv se va rula deeul, folia va fi n permanentensoinat, tensiunea fiind asiguratde

ctre un motor auxiliar. Un senzor montat n circuitul de alimentare cu material sesizeaz lipsa

tensiunii (datoritruperii sau terminrii hrtiei) i blocheazprocesul. n aceastsituaie LOMSlice

afieazun mesaj de eroare pe ecranul calculatorului.

g) Sistemul de exhaustare

Tierea materialului de ctre unda laser se face cu degajare de fum. Fumul rezultat n timpul

procesului se depune pe cile de ghidare ale sistemului de poziionare a laserului n planul xOy,

putnd genera erori la deplasarea capului laser. Maina LOM are douventilatoare de putere mic,

ce n general nu fac fa la cantitatea de fum ce se degaj n timpul procesului. Se recomand ca

utilizatorii s-i construiasc propriul sistem de exhaustare cu un ventilator (montat de regul nafara spaiului de lucru pentru evitarea zgomotului), plus conducta de evacuare a fumului ce se poate

racorda la mainprin intermediul unei flane montate n capacul superior al mainii. Totui chiar n

condiiile n care exhaustarea este corespunztoare, se recomandcurarea ghidajelor de poziionare

pe axele X-Y a laserului i a rolelor de ghidare ale acestuia dup fiecare prelucrare pe main.

Tabelul 1 ilustreaz comparativ, performanele sistemelor LOM 1015 i LOM 2030 ale firmei

Helisys Inc.


4/15

4

Tabelul 1MODEL LOM

1015

LOM

2030

Proces Laminare i tiere cu laserTip laser CO2

Putere laser (W) 25 50Dimensiunea spotului

laser (mm)

0.25 0.38 0.203 0.254

Viteza de tiere pe XY(m/s)

0.38 0.61

Precizia pe direcia XYZ(mm)

0.25 0.25

Grosimea materialului(mm)

0.05 0.38

Procesul de laminare Presare cu rolla temperaturnaltVolumul de lucru (m x m

x m)380x250x350 810x550x500

Grosimea minimastratului(mm)

0.05 0.05

Gabaritul mainii (m x mx m)

1.20x0.99x1.27 2.08x1.47x1.42

Unitatea de control IBM PC 586, MS Windows NT, MS-DOS, LOMSlice

Puterea necesar 220 V CA, 20 A 220 V CA, 30 APre(US $, 1997) 140,000 272,000

2.2. Principiul de lucru

Tehnologia de fabricare rapid a prototipurilor LOM (Laminated Object Manufacturing) a

fost dezvoltatde ctre firma Helisys Inc. Prima mainde fabricare rapida prototipurilor de tip

LOM a aprut pe pia n 1991, iar n prezent (1999) existpeste 300 de sisteme care au la baz

acest procedeu (Universitatea Tehnic din Cluj-Napoca are n dotare sistemul LOM-1015 cu

numrul 1015-00072).

Materialul cel mai utilizat n cadrul acestui procedeu este hrtia LOM, hrtie special

cu un strat de adeziv pe o fa. Piesele prelucrate din hrtie au caracteristici i aspect fizic similar cu

piesele confecionate din lemn. Rolele de hrtie livrate de ctre Helisys Inc. sunt de doucaliti:

standard i high-performance i de grosime 0,1067 mm. De asemenea, pentru confecionarea

pieselor se mai folosesc i alte tipuri de materiale: materiale plastice, materiale metalice, materiale

compozite i respectiv materiale ceramice.

Pentru realizarea unui model cu ajutorul acestui proces de fabricare rapida

prototipurilor trebuie parcuri urmtorii pai:


5/15

5

a) Preprocesarea

Preprocesarea are loc n mai multe etape. Prima etappresupune generarea imaginii piesei

plecnd de la fiierul STLal piesei de prelucrat, sortarea datelor geometrice de intrare i crearea unor

structuri noi de date (bmp, con, ini). Toate acestea sunt efectuate de LOMSliceTM, program ce

controleaz att etapa de preprocesare ct i maina propriu-zis, efectund n acelai timp isecionarea modelului 3D n format STL.

LOMSlice ruleazsub Microsoft Windows NT. Primete ca date de intrare fiiere STL n

format binar sau ASCII. Pe baza fiierului STL, LOMSlice creeaz fiierul bmp pe baza cruia

genereazimaginea 3D a obiectului pe ecranul calculatorului, precum i fiierul conce conine lista

de conectiviti a triunghiurilor ce aproximeazsuprafaa modelului 3D n format STL. Aceastlist

va fi utilizatn continuare de algoritmul on-line de secionare, pentru obinerea formei geometrice

2D a fiecrui strat de seciune prin pies. LOMSlice permite translaia, rotaia, scalarea(fig.2),

copierea n oglinda modelului n vederea unei orientri optime a acesteia pe platforma mainii. Incazul n care este necesarprelucrarea mai multor modele, acestea se pot concatena ntr-un singur

fiier STL, pentru a fi prelucrate simultan. Orientarea modelului va trebui gnditn aa fel nct s

avem o nlime minimpe direcia Z , respectiv o extragere ulterioaruoara modelului care va

rezulta ncadrat n cutia cu supori, fra compromite modelul realizat n timpul postprocesrii.

Fig. 2.Piesa scalatn programul software LOMSlice


6/15

6

n funcie de dimensiunile maxime ale piesei (conform orientrii piesei fa de sistemul

Oxyz) aceasta este ncadratde ctre LOMSlice ntr-un paralelipiped dreptunghic. Pereilor

verticali ai acestuia, utilizatorul le va indica o grosime (n mod uzual 5-10 mm) astfel nctcutia rezultatsconfere o stabilitate a pachetului de straturi succesive, n timpul construirii.

Piesa va fi tangentinterior la pereii acestei cutii;

Fig. 3. Stabilirea traseelor de haurare (crosshatch) pentrupiesn programul LOMSlice

Fig. 4. Caseta de dialog System parameter a programuluiLOMSlice pentru indicarea parametrilor de lucru ai mainii: puterelaser, diametrul spotului, poziionarea sistemului de laminare, etc.


7/15

7

LOMSlice genereaz o seciune orizontal plan prin pies z = gs, unde gs este grosimea

hrtiei folosite. In acest fel sunt determinate coordonatele perimetrului piesei n planul de

seciune curent. Totodatsunt stabilite i traseele de haurare (crosshatch) pentru excesul de

material n aceeai seciune, precum i pentru pereii cutiei ce ncadreaz piesa.(fig.3)

Materialul n exces din fiecare strat constituie suport pentru stratul urmtor. Mrimea acestor

hauri trebuie sfie suficient de mare nct timpul de realizare a modelului respectiv sfiect mai mic. n acelai timp mrimea acestor hauri pentru modelul realizat va trebui sfie

suficient de mare sau de mic astfel nct n timpul post-procesrii(nlturrii suportului,

materialului n exces) snu compromitem modelul realizat. n acest sens o atenie deosebit

va trebui acordatn special detaliilor fine ale modelului, innd cont cmodelul care va fi

realizat va avea consistena lemnului n final.

Are loc construcia bazei constituit dintr-un material special care se va lipi de platforma

pentru fixarea piesei n mai multe etape:

- va fi indicat puterea laserului(laser power 7W) care va fi utilizat pentru tierea

haurilor din baz, respectiv mrimea haurii (tile size), n cadrul ferestrei System

parameter deschis din cadrul meniului Parameters a programului LomSlice. Pot fi

indicai n cadrul acestei ferestre i ali parametri specifici legat de procesul de fabricaie

cum ar fi de exemplu viteza i poziionarea platformei sau viteza i poziionarea

sistemului de laminare (fig. 4)

- Utiliznd comanda Try din meniul System a programului LomSlice , se va deschide

o fereastrSetup ca n figura 5. Utiliznd comanda Go platform top, platforma de

lucru se ridic, lund poziia de zero, sesizatde ctre calculator. Cu platforma ridicat,

va fi selectat opiunea Cut part area din cadrul meniului, sistemul laser decupnd

hrtia din zona de lucru care va fi necesarpentru construcia modelului. Peste aceast

zon , dup nlturarea hrtiei din zona de lucru, se va lipi de platform un material

special, care va constitui baza modelului. Baza pachetului este alctuitdintr-un material

de consistena unui burete, avnd ambele fee adezive. De acest material special, cu

adeziv pe ambele pri, se va lipi acoperind zona de lucru o fie de hrtie LOM de

0,1067 mm, astfel nct adezivul s fie n partea superioar. Selectnd n continuare

comanda Cut tiles laserul va tia haurile din baz. Dup aceast operaie are loc

ndeprtarea deeului din jurul zonei de lucru. Se selecteazcomanda Add one layer,platforma coboar, are loc avansul cu un pas, ridicarea platformei, lipirea unui nou strat

de hrtie LOM peste stratul anterior (cu partea adeziv n sus), elementul de

nclzire(heater-ul) avanseazpeste zona de lucru, lipind astfel straturile unul de altul, se

retrage, laserul tind haurile indicate pentru bazn meniul System (tiles size). Pentru a

ne asigura cprocesul nu va ntmpina probleme n timpul fabricaiei(puntiele laterale

sunt suficiente astfel nct la avansul hrtiei, aceasta snu se rupn timpul procesului),

utiliznd comanda Add few layers, se depun succesiv n mod similar 10-15 straturi, n

vederea consolidrii bazei, observnd n acelai timp tot ceea ce se ntmpl n proces.Pentru a diferenia baza de modelul care va fi fabricat, se revine n meniul System,

indicnd pentru bazo mrime a haurilor mai mic(tiles size) dect am utilizat pnn


8/15

8

acest moment. Se revine n fereastra Setup, adugndu-se din nou 2-5 straturi cu hauri

diferite pentru baz, din opiunea Add few layers putnd selecta ca dupaceste straturi

snceapfabricaia propriu-zisa piesei pe acest sistem. Baza va fi nlturatulterior n

cadrul post-procesrii.

Cu maina deconectat din meniul Build a sistemului LomSlice, poate fi realizat o

simulare iniial a fabricaiei pe maina LOM, programul indicnd informaii legate detimpul estimat pentru fabricarea piesei n cauz pe acest main, respectiv numrul

straturilor necesare pentru realizarea modelului sau elementele geometrice ale modelului

pe direciile X,Y,Z. Cu maina conectatse poate trece la fabricaia propriu-zisa piesei.

(fig.6)

b) Fabricaia propriu-zis

Fig. 5. Caseta de dialog Setup a programului LomSlice pentru partea depregtire iniiala bazei piesei ce va fi realizatpe echipamentul LOM

Fig. 6.Programul LomSlice n timpul fabricaiei propriu-zise a piesei


9/15

9

Construirea modelului se face din straturi subiri de material care are pe una din fee un

termo-adeziv. Straturile sunt tiate de o raz laser cu CO2 dupcum se poate vedea din figura 7.

Ciclul de prelucrare al unei piese conine urmtoarele etape:

Calculatorul conduce fascicolul laser focalizat n planul de lucru, prin intermediul unui

dispozitiv de tip plotter ale crui micri sunt comandate de ctre motoare pas cu pas.

Planul de lucru coincide cu planul de focalizare al razei laser. Datoritacestui fapt raza laser

va decupa ntotdeauna numai n stratul curent de material. Decuparea va ncepe cu conturul

interior/exterior al seciunii prin piesla cota respectivz. Urmeazdecuparea duphaura

materialului n exces i se ncheie cu decuparea conturului interior/exterior al cutiei;

Platforma pe care se construiete piesa strat cu strat, coboar pe o anumit distan(aproximativ 60 mm), astfel nct materialul s poat nainta cu un pas. Dup aceasta

platforma de lucru urcdin nou, astfel nct la pachetul construit anterior se va aduga un

nou strat de material. Rola nclzitoare va rula peste suprafaa noului strat de material i-l va

lipi de stratul precedent prin nclzire i presare;

Un microntreruptor va controla n permanennlimea pachetului i va trimite informaia

calculatorului. De asemenea el va asigura ca stratul curent de material sfie situat n planul

de focalizare al razei laser. LOMSlice va calcula coordonatele perimetrului (interior exterior)

piesei n noul plan de seciune. Raza laser va decupa noul contur de seciune al piesei, al

cutiei, precum i haurile materialului n exces. Urmeazo nou coborre a platformei de

lucru, avansarea materialului cu un pas, lipirea noului strat de material de ctre rola

Fig. 7Schema de principiu a prodedeului LOM


10/15

10

nclzitoare, determinarea nlimii pachetului, calculul formei seciunii prin pies la noua

cotetc.

Procesul de construire al piesei se ncheie cnd nlimea pachetului construit prin depunerea

straturilor succesive de material atinge cota zmaxa piesei.

c) Postprocesarea

Postprocesarea cuprinde totalitatea operaiilor de separare a piesei de materialul n exces,

baz, precum i operaiile de finisare a acesteia. Pentru nceput, pachetul construit este detaat de pe

platforma de lucru cu ajutorul unui paclu. O uoar nclzire a platformei uureaz operaia de

desprindere. Urmeazdetaarea bazei pachetului fade pachetul propriu-zis. Dupdetaarea bazei

pachetului, pereii cutiei se vor putea ndeprta uor, facilitnd desprinderea bucilor de material n

exces. Scule caracteristice seciilor de modelrie n lemn cum sunt de exemplu dlile, vor facilita

extragerea materialului n exces, n special din gurile de diferite forme sau n cavitile interioare

din pies. Avnd consistena unei piese din lemn , aceasta se poate finisa cu hrtie abraziv. Se pot

efectua asupra piesei chiar i operaii de achiere (ex. burghiere, frezare, strunjire). Dup finisare,

piesa se poate vopsi i apoi lcui. Lcuirea este importantla piesele construite din hrtie deoarece

hrtia este higroscopici absoarbe umezeala, modelul putndu-se deforma sau decalibra.

Precizia medie a prelucrrii pieselor LOM este de aproximativ 0.25 mm (0.010 inch). Prin

poziionarea optim a piesei pe platforma de lucru i alegerea parametrilor tehnologici

corespunztori, aceast precizie poate fi mbuntit. Oricum, din experiena utilizatorilor de

sisteme LOM, o precizie geometricmai bunse obine pe direcia X-Y, n comparaie cu precizia

pe direcia Z. Deoarece n timpul laminrii straturile de material nici nu se ntind nici nu se

contract, n piesnu se vor introduce tensiuni care sconduculterior la deformaia modelului. Pe

axa Z precizia este controlat n timp real (prin feedback) astfel nct fiecare strat decupat va

corespunde locaiei corecte pe Z. Precizia piesei LOM depinde i de precizia de realizare a

modelului STL(rezoluia de faetare).

Contrar altor procedee de fabricare rapid a prototipurilor, laserul n procesul LOM nu

trebuie sacopere ntreaga seciune prin piesla fiecare strat materializat, ci doar conturul seciunii.

Din acest motiv piesele cu perei groi sunt construite la fel de rapid ca i piesele cu perei subiri.

Viteza mainii este limitatdoar la viteza de deplasare a sistemului de poziionare pe X-Y a capuluilaser, viteza de deplasare a rolei nclzitoare, viteza de avansare a materialului respectiv viteza de

deplasare a platformei pe axa Z.

Procesul LOM, complet integrat cu calculatorul, face ca maina s funcioneze aidoma

oricrui alt periferic al calculatorului. Un avantaj mare al procesului LOM l constituie faptul c

materialul n exces din fiecare strat constituie suport pentru stratul urmtor. Deci nu este necesar

proiectarea i construirea unor supori. Procesul LOM este simplu i uor de neles, nu necesit

cunotine avansate din domeniul tehnologic, al chimiei, fizicii etc. i prin urmare uor de condus.

Deoarece n timpul prelucrrii piesei LOM nu au loc transformri fizice sau chimice ale materialuluiLOM, procesul de construire al piesei se poate opri n orice moment (pentru evacuarea deeului de

pild) i reporni, frca precizia prelucrrii sau calitatea piesei saibde suferit.


11/15

11

3. DESFURAREA LUCRRII

Dupstudierea lucrrii studenii vor face cunotinefectivcu utilajul, urmrind procesul de

fabricaie pe un studiu de caz (piesinel elastic) ce va fi fabricat pe echipamentul LOM.

Se va analiza piesa fabricati se vor face aprecieri asupra complexitii piesei, respectiv a

calitii i preciziei pieselor prelucrate pe echipamentul LOM. De asemenea vor fi analizate aspectece privesc rolul, locul i utilitatea tehnologiilor de fabricare rapid a prototipurilor n cadrul

tehnologiilor de fabricaie.

4. APLICAII INDUSTRIALE I CONCLUZII

Aplicaiile industriale ale modelelor LOM sunt practic nelimitate,acoperind diverse domenii

de activitate dintre care amintim industria aviatic, a automobilelor, a produselor de larg consum,

domeniul medical (al implantelor chirurgicale) precum i al cercetrilor n diferite domenii.

Modelele LOM sunt ideale n munca de proiectare unde este importantvizualizarea

produsului, verificarea formei geometrice, a funcionalitii produsului, a verificrii corectitudinii

montajului acestuia n cadrul unui ansamblu, ca de altfel n industria constructoare de maini la

realizarea de prototipuri, de modele pentru pregtirea fabricaiei sau chiar pentru producerea de

piese mici in serii scurte de fabricaie.

Vizualizarea modelului

Multe ntreprinderi folosesc modelele LOM doar pentru a putea pur i simplu svizualizeze

practic o idee n munca de proiectare. Un model LOM odatfinisat i vopsit sau lcuit, arat

ntocmai ca i piesa real.

Deoarece procesul LOM nu este foarte costisitor multe modele sunt create pentru ca n

compartimentele de marketing ale ntreprinderilor sse poatface, pe baza acestora studii, o

prospectare a pieei n vederea lansrii unor produse noi.

Verificarea formei geometrice i a funcionalitii unui produs

Pe lngvizualizare, un produs LOM permite i verificarea geometriei acestuia i a

perfomanelor lui n timpul funcionrii. Prin aceasta, modelul LOM oferproductorilor

posibilitatea de a efectua eventuale modificri ale ideilor din proiectare, precum i evaluarea

aspectelor estetice ale prototipului n cadrul ansamblului.


12/15

12

Realizarea prototipurilor

n mod obinuit o ntreprindere prefersanalizeze un prototip nainte de a lansa n fabricaia de

serie un produs ce impliccosturi foarte mari de producie.

n figura 8 avem prezentat un model realizat pe maina LOM n cadrul Centrului Naional de

Fabricare Rapida Prototipurilor din cadrul Universitii Tehnice din Cluj-Napoca

fig.8. model LOM executat n cadrul Centrului de Fabricare Rapida Prototipurilor din cadrul

Universitii Tehnice din Cluj - Napoca

Producia de scule (Tooling)

Metoda direct

Modelul LOM se acopercu un strat ceramic i se introduce ntr-un cuptor n care la

temperaturi nalte stratul ceramic se transformntr-o form-coaj" de turnare, iar modelul LOM

(de hrtie) este ars. Datoritfaptului cn timpul arderii modelului LOM de hrtie, acesta nu-i

modificvolumul, forma-coaj" rezultatnu va suferi nici o deformaie sau fisurare.

Piesa metalicse toarnn forma-coaji dupsolidificarea piesei, forma-coaj" se sparge.

Aceastmetodeste utilpentru obinerea de piese turnate cu forme complexe, n serii mici defabricaie.

Metoda indirect

La metoda indirectprin procedeul LOM se obine negativul prototipului (din dousau mai

multe buci), se acopercu un strat protector i se folosete la turnarea formelor de cearn serii de

pnla 100 piese. n cazul n care seria de fabricaie este mai mare (cteva sute de buci) , piesa

LOM este folositla obinerea unei forme dintr-un amestec de material pe bazde metal i rin


13/15

13

epoxidic, rezistent la temperaturi mari. Aceste tipuri de matrie se preteazla turnarea modelelor de

cear n serii de pnla 1000 buci

Turnarea n nisip

Este o metodce se preteazla obinerea de piese metalice la care precizia nu este un factor

cheie. Metoda este folositla turnarea pieselor de gabarit mare, cu perei groi. Atunci cnd seria de

fabricaie este mic, modelul LOM finisat, vopsit i lcuit este folosit direct ca model pentru turnarea

n nisip. Atunci cnd seria de fabricaie este mare, modelul LOM

este folosit la obinerea unei piese din aluminiu sau bronz, care va constitui n continuare modelul

pentru formarea n nisip.

Matrie pentru turnarea aliajelor neferoase (RPC)

Similar cu turnarea n nisip, RPC (Rubber Plaster Casting) este o metodfolositla

producerea de componente din aluminiu avnd forme complexe i la care rugozitatea suprafeelor

este superioarsuprafeei pieselor turnate n nisip. Piesa LOM este folositca model n jurul cruia

se pune o folie subire de cauciuc. Peste folia de cauciuc se pune ipsos, iar dupntrire folia de

cauciuc se nltur. Aluminiul se toarnn cavitatea din ipsos care ulterior se distruge pentru adegaja piesa.

Matrie din cauciuc siliconic

Sunt folosite la obinerea rapida pieselor din materiale plastice. Un cauciuc siliconic ce se

vulcanizeazla temperatura ambiant, este depus n jurul modelului LOM. Apoi, cauciucul se taie

duplinia corespunztoare planului de separare dintre cele dousemimatrie. Modelul LOM este

nlturat rezultnd astfel matria propriu-zis.

n figura 9 avem prezentato matrirealizatdin cauciuc siliconic pornind de la modelul

fabricat pe sistemul LOM.. Metoda se preteazla serii mici pnla mijlocii de fabricaie, nedepind

50-maxim 100 de injectri reuite n parametri optimi.


14/15

14

fig.9. Matrie realizate din cauciuc siliconic

n cadrul Centrului de Fabricare RapidaPrototipurilor din cadrul UTCN

Turnarea sub presiune

Procedeul este similar cu turnarea n matrie din cauciuc siliconic, cu deosebirea cn cazul

de fa, materialul este turnat n matrila joasori naltpresiune. Aceasta va avea ca efect o

mbuntire a rugozitii i preciziei de forma pieselor. De asemenea, densitatea pieselor turnate

prin acest procedeu este mai mare dect n cazul pieselor turnate la presiune

normal. Se pot turna n mod obinuit piese din mase plastice ca policarbonate, ABS, polipropilen

etc.

Spray Metal Tooling (SMT)

Prin SMT un aliaj cu punct de topire sczut este folosit pentru acoperirea prin pulverizare a

modelului LOM. Rezultatul este o matrice poate fi folositla turnarea de piese din mase plasticen serii de pnla 1000 buci.

Avem prezentatn figura 10, respectiv 11 o matrirealizatprin acest procedeu, tot n

cadrul Centrului de Fabricare Rapida Prototipurilor din cadrul Universitii Tehnice din

Cluj-Napoca pornind de la un model realizat pe sistemul LOM , finisat ulterior prin diverse procedee

de finisare manual. ncercarea s-a dovedit a fi o reuit, fiind prima de acest gen realizatn cadrul

centrului, duspnla capt. Surprinde n mod plcut calitatea obinuta suprafeei respectiv

precizia obinuta elementului activ al matriei, detaliile modelului de la care s-a plecat realizat peLOM copiindu-se fidel pe suprafaa activa matriei.


15/15

15

fig.10. Modelul LOM de la care s-a plecat fig. 11. matrirealizatprin SMT n

pentru realizarea matriei prin SMT cadrul Centrului de Fabricare Rapid

a Prototipurilor din cadrul UTCN

Concluzii

n condiiile actuale ale economiei de pia, cu o diversitate mare de produse la preuri din ce

n ce mai sczute, companiile sunt supuse n permanenunei mari concurene. Productorii ce

doresc sa facfaacestei concurene, trebuie scaute n permanennoi ci de dezvoltare i

perfecionare a produselor lor, mai rapide i mai puin costisitoare.

Necesitnd doar cteva ore pentru punerea n practica unei idei noi, procedeul LOM accelereaz

ciclurile de producie prin reducerea timpului de lansare pe piaa produselor.

Sistemul LOM este foarte util pentru majoritatea aplicaiilor din domeniul fabricaiei rapide a

prototipurilor. Modelele LOM sunt puin costisitoare, cu o precizie a formei geometrice i rugozitate

acceptabil.

1.Sistemul de Fabricare LOM

Documents

Transcript of 1.Sistemul de Fabricare LOM