TPF_MASTER_IS_TRE_RP

download TPF_MASTER_IS_TRE_RP

of 108

Transcript of TPF_MASTER_IS_TRE_RP

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    1/108

    Tehnologii performante defabricaie

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    2/108

    COORDONATELE CURSULUI, CONEXIUNI CU ALTEDISCIPLINE I BIBLIOGRAFIA

    Cuprinsul cursului probleme principale ce vor fi

    Tratate

    1. Prezentarea disciplinei i rolul n cadrul planului denvmnt

    2. Implicaiile tehnologiilor inovative/ performante nasigurarea succesului de pia al produselor

    3. Conexiunile disciplinei cu alte discipline

    4. Necesitatea utilizrii n fabricaie a tehnologiilorpurttoare de informatic

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    3/108

    5. Tehnica sistemelor CAD/CAM , o necesitatepentru concepia, implementarea i exploatareatehnologiilor performante de fabricaie

    6. Tehnologii de Rapid Prototyping 7. Tehnologii de Rapid Tooling 8. Tehnologii bazate pe tehnica Reverse

    Engineering 9. Tehnologii performante de finisare 10. Tehnologii performante de prelucrare prin

    deformare la rece 11. Tehnologii neconvenionale 12. Alte tehnologii de fabricaie performante

    COORDONATELE CURSULUI, CONEXIUNI CU ALTEDISCIPLINE I BIBLIOGRAFIA

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    4/108

    B i b l i o g r a f i e 1. IVAN, N. V., BERCE, P., DRGOI, M. V., OANCEA, GH.,

    IVAN, Maria-Cornelia, BLC, N., LANCEA, C., UDROUI, R.,VASILONI, M., MIHALI, Maria, IVAN, Cristina, SistemeCAD/CAPP/CAM teorie i practic. Editura Tehnic, Bucureti,2004 (ISBN 973-31-1530-4).

    2. BRAGARU, A., PICOS, C., IVAN, N. V., Optimizareaproceselor si echipamentelor tehnologice. Edit. Didactica si

    Pedagogica, Bucuresti, 1996 (ISBN 973-30-4447-4). 3. [BER 00] BERCE, P., BLC, N., .a., Fabricarea rapid a

    prototipurilor. Edit. Tehnic, Bucureti, 2000. 4. [BL 01] BLC, N., Tehnologii neconvenionale. Editura Dacia,

    Cluj-Napoca, 2001. 5. [BL 06] BLC, N., GYENGE, CS., BERCE, P., Proiectare

    pentru fabricaia competitiv. Teorie, aplicaii i studii de caz.Editura Alma Mater, Cluj-Napoca, 2006. 6. [KAL 06] KALPAKJIAN, S., SCHMID, S., Manufacturing

    Engineering

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    5/108

    Bibliografie

    7. [CHA 06] CHANG, T. C., WYSK, R., WANG, H. P., Computer-Aided Manufacturing. Prentice Hall, 2006 (0-13-142919-1).

    8. [LEE 99] LEE, K., Principles of CAD/CAM/CAE Systems.Addison Wesley Longman, Inc., U.S.A., 1999 (ISBN 0-201- 38036-6).

    9. [AMI 04] AMIROUCHE, F. M., Principles of Computer AidedDesign and Manufacturing. Prentice Hall, 2004 (ISBN 0-13-064631-8).

    10. [STE 07] STENERSON, J., CURRAN, K., ComputerNumerical Control: Operation and Programming. Prentice Hall,2007 (0-13-111547-2).

    11. [PRA 96] PRASAD, B., Concurrent EngineeringFundamentals: Integrated Product and Process Organization.Volume 1. Prentice Hall, 1996 (0-13-147463-4).

    12. [IVA 80] IVAN, N. V., PIUKOVICI, I., IEI, D., Tehnologiafabricrii mainilor, Vol. I, II. Universitatea Transilvania dinBraov, 1980.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    6/108

    CONCEPTUL DE PROCES TEHNOLOGIC

    Proiectarea proceselor tehnologice (Process Planning)este activitatea care se refer la proiectarea saualegerea operaiilor/ fazelor de prelucrare (alctuite dinprocedee i metode de prelucrare) i a succesiuniiacestora, a parametrilor de lucru afereni, a mainile-unelte compatibile, a sculelor i dispozitivelor, n scopultransformrii unui semifabricat n pies finit, aa cumaceasta a fost stabilit n faza proiectrii constructive.

    Proiectarea asistatde calculator a proceselortehnologice (CAPP) este activitatea complexprin care senelege tehnica referitoare la utilizarea sistemelor

    computerizate n scopul rezolvrii sarcinilor ce rezultdin definiia dat, anterior, proiectrii proceselortehnologice. CAPP = Computer-Aided Process Planning

    Procesul tehnologic este liantul activitilor ingineretin realizarea produselor i reprezint un element cheie.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    7/108

    CONCEPTUL DE PROCES TEHNOLOGIC continuare

    Pregtirea tehnologic a fabricaiei reprezint cheiade bolt a problemei ingineriei produselor, este piatraunghiular, este podul de legtur ntre CAD i CAM

    Elementul coordonator n ceea ce privete pregtirea

    tehnologic a fabricaiei este furnizat de proiectareaproceselor tehnologice, activitate cunoscut nliteratura de specialitate consacrat, cel mai adesea,prin process planning.

    Obs.: CAD = Computer-Aided Design;CAPP = Computer-Aided Process Planning;CAM = Computer-Aided Manufacturing.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    8/108

    CONJUCTURA PE PIEELE DE DESFACERE

    Companiile de pretutindeni sunt implicate ntr-unamplu proces de cutri provocat de:

    concurena acerb pe pieele de desfacere;

    progrese uimitoare ale tehnologiei informatice. Ce-i de fcut? Asigurarea ieirii rapide pe piee cu produse de

    calitate i la un pre rezonabil.

    Cheia succesului: utilizarea tehnologiilor informaticeimplementate n noi strategii inginereti.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    9/108

    CONTINUARE CONJUCTURA PE PIEELE DEDESFACERE

    Fenomenul informatic a marcat toatesectoarele de activitate, una dintre consecine

    fiind: apariia sistemelor

    CAD/CAE/CAPP/CAM/CIM. Companiile care vor neglija fenomenul

    informatic vor suferi pierderi incalculabile/irecuperabile.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    10/108

    DE CE CUTRI SPRE NOI STRATEGII ?

    Producia de bunuri este diversificat.

    Piaa este ntr-o continu i rapid schimbare.

    Durata ciclurilor produselor este mare. Ingineria tradiional nu mai corespunde. Atingerea unor noi trepte de performan

    reclam astzi activiti mai inteligente i nuobligatoriu mai intense.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    11/108

    STRATEGII INGINERETI ACTUALE

    Tehnica CAD/CAM (CAD/CAE/CAM/CAPP/CIM). Ingineria simultan (Concurrent Engineering). Tehnologiile de fabricare rapid a prototipurilor

    (Rapid Prototyping). Tehnologiile de fabricare rapid a sculelor (Rapid

    Tooling). Tehnologiile de fabricare rapid a produselor (Rapid

    Manufacturing)

    Ingineria n revers (Reverse Engineering). Ingineria cunotinelor (Knowledge Engineering). Ingineria virtual (Virtual Engineering).

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    12/108

    DE CE INGINERIA SIMULTAN ?

    Dezavantajele ingineriei tradiionale: este serial;

    necesit consum mare de resurseumane imateriale;

    timpul consumat cu activiti deproiectare costisitoare este mare; dificulti n corecia proiectelor.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    13/108

    Ciclul produselor conformingineriei tradiionale

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    14/108

    DEFINIIA INGINERIEI SIMULTANE

    Ing. simultan (strategie/ concept/tehnologie)= o abordare sistematic n vederea integrriiproiectrii paralele a produselor i a proceselor

    legate de acestea,incluznd fabricaia ipregtirea acesteia,mentenana i alte aspectereferitoare la ciclul de via al produselor(teste, fiabilitate etc.).

    Ing. simultan este mai mult dect o nou

    tehnologie inginereasc; este o chestiunedeoameni i de comunicaie (reeledecalculatoare i baze de date comune).

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    15/108

    CE ADUCE NOU INGINERIA SIMULTAN ?

    Scopul = satisfacerea cerinelor clientului n cea maimare msur i realizarea produselor bune de lanceput.

    Se bazeaz pe o implicare interdisciplinar isimultan, din mai multe direcii, chiar de la nceputul

    fazelor de proiectare. Feedback-ul funcioneaz ori de cte ori este necesar

    ntre diferitele discipline. Fazele de repetare ale unor activiti sunt mai puin

    numeroase. Risipirea eforturilor este mult mai mic. Cheia de bolt este reconsiderarea fenomenului

    comunicaiei reea calculat, lucrul n echip.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    16/108

    CE ADUCE NOU INGINERIA SIMULTAN ?-cont

    Conceptul ingineriei simultaneabordeaz n paralel i integrat toate

    procesele. Ing. simultan mrete semnificativ

    eficiena proceselor aferente ciclului

    produselor.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    17/108

    Ciclul produselor conform inginerieisimultane

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    18/108

    CONTINUARE CE ADUCE NOU INGINERIASIMULTAN ?

    Ing. simultan are n vedere att activiti deproiectare ct i de fabricaie i asamblareprin:

    noile tehnologii de Rapid Prototyping;

    cele 2 laturi strategice ale ing. simultane:

    Proiectare pentru fabricaie (Design forManufacture DFM);

    proiectare pentru asamblare (Design forAssembly DFA).

    Obs.: combinarea DFM i DFA DFMA.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    19/108

    INTEGRAREA ACTIVITILOR PRIN BAZA DEDATE COMUN

    Ing. simultan este o problem de baz dedate comun (inclusiv de cunotine), accesatdin toate fazele din ciclul unui produs.

    Integrarea activitilor CAD, CAE, CAPP,CAM prin intermediul unei baze de date(cunotine) comune este i obiectivul CIM

    (Computer-Integrated Manufacturing).

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    20/108

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    21/108

    ABREVIERI

    CAD - Computer-Aided Design i semnificproiectare asistat de calculator; CAE - Computer-Aided Engineering i se

    refer la analiza geometriilor proiectate n fazaCAD;

    CAM - Computer-Aided Manufacturing cusemnificaia de fabricaie asistat de calculator;

    CAD/CAM - Computer-Aided Design /Computer-Aided Manufacturing, cu

    semnificaia de proiectare si fabricaieintegrate prin calculator; CAPP - Computer-Aided Process Planning,

    cu semnificaia de proiectare asistat decalculator a proceselor tehnologice;

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    22/108

    ABREVIERI continuare

    FAO - Fabrication Assiste par Ordinateur;

    CAO - Conception Assiste par Ordinateur;

    CFAO - Conception et Fabrication Assistepar Ordinateur;

    PAC - Proiectare Asistat de Calculator; FAC - Fabricaie Asistat de Calculator; PFAC - Proiectare si fabric. asist. de calculat;

    CIM - Computer-Integrated Manufacturing.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    23/108

    TEHNICA REVERSE ENGINEERING (TRE)

    Introducere n traducere, Reverse Engineering nseamn: Inginerie invers sau

    Inginerie n revers. Se cunosc dou tipuri de inginerii:

    Ingineria direct (Forward Engineering) se refer la o serie deprocese, dezvoltndu-se mai nti proiectarea i apoi realizareafizic a produsului proiectat; poate fi vorba i de implementarea npractic a sistemului proiectat. ESTE INGINERIATRADIIONAL.

    Ingineria n revers (Reverse Engineering) se refer la o serie deprocese viznd multiplicarea (nemodificat sau modificat) unui

    produs/ sistem existent fr documentaie/ proiect sau model nformat electronic. Este o inginerie invers celei tradiionale.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    24/108

    TEHNICA REVERSE ENGINEERING

    Justificarea utilizrii TRE Un produs nu se mai fabric, dar este cerut pe pia. Nu exista documentaia produsului original i este

    nevoie de ea (proiectul original, prototipurile,documentaia s-au pierdut ori nu au existat niciodat). Caracteristicile produsului trebuie mbuntite i nu

    exist documentaie. Se impune dezvoltarea unui produs cu caliti mai

    bune, n condiiile neexistenei unei documentaii.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    25/108

    TEHNICA REVERSE ENGINEERING

    Justificarea utilizrii TRE-cont Trebuie dezvoltat un nou produs ca un

    conjugat unuia existent (nu exist

    documentaii). n medicin (proteze). n confecionarea de materiale sportive

    personalizate.

    N.B.: TRE TREBUIE UTILIZAT CURESPECTAREA LEGISLAIEI NVIGOARE !

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    26/108

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    27/108

    FAZELE UNUI PROCES DE REVERSEENGINEERING

    Scanarea 3D a obiectului

    Prelucrarea norului de puncte Concepia produsului (faz CAD)

    Fabricaia

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    28/108

    Aplicaii RE n industria de aeronave i energie

    Paleii de turbin, pompele i aripile deavion, n cele mai multe cazuri, au

    geometrii complexe. Tehnica RE permiteproiectarea foarte avantajoas a acestora.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    29/108

    Aplicaii RE n industria de automobile

    Reproiectarea componentelor mainii (deexemplu: spoiler, motor, scaune), modele demaini, inspecia cavitilor, simularea

    accidentelor.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    30/108

    Aplicaii RE n medicin

    Proteze dentare, Artera inimii, Craniuluman.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    31/108

    Aplicaii RE n istorie

    Reverse Engineering n istorie se utilizeaz pentru conservareamonumentelor istorice, realizarea de duplicate ale unor modele de

    piese istorice, pentru prevenirea fraudelor, micorarea sculpturilor.

    Statuia lui Lincoln Micorarea sculpturilor

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    32/108

    Aplicaii RE n industria de consumabile

    Aplicaiile din acest domeniu vizeaz dezvoltarea produselor cum ar fi:rame de ochelari i lentile, telefoane mobile, pantofi, echipamentesportive.

    Model complex dinlemn

    Casc depilot Telefon celular

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    33/108

    Aplicaii RE n industria de divertisment

    Ceainic

    Robotul Gort

    Soldatul G.I. Joe.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    34/108

    Etape N.B., pentru dezvoltarea deproduse cu Reverse Engineering

    Model iconic

    Scanare 3D

    Capturarea datelor printr-un nor depuncte

    Procesarea norului de puncte (CAD)

    Export model ntr-un format adecvatpentru CAE sau CAM

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    35/108

    Etape N.B., pentru dezvoltarea de produse cu ReverseEngineering-cont

    Pentru obinerea modelului 3D prin tehnica RE trebuie parcurseetapele (cu referire la maina de scanat 3D tip LPX 1200):

    scanarea piesei i obinerea norului de puncte n format *.pix; exportul norului de puncte n format *.pij; importul norului de puncte ntru-un pachet software dedicat

    prelucrrii norului de puncte, prelucrarea acestuia i salvarea ntru-unfiier cu extensia *.mdl;

    realizarea curbelor peste norul de puncte i exportul acestora ntru-un fiier format *.igs;

    modelarea 3D a piesei ntr-un pachet software CAD convenabil,plecnd de la sistemul de curbe realizat anterior.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    36/108

    Scopul utilizrii tehnici Reverse Engineering i consecineprivind dezvoltarea de produse

    Tehnica RE se utilizeaz n vederea dezvoltrii rapide de produse,scopul final fiind fabricarea acestora.

    Tehnica RE asigur cu nalt productivitate modelarea 3D aproduselor n condiiile specifice acestei tehnologii, i astfel:

    se impune utilizarea n fabricaie a unor tehnologii, pe msur,adic de nalt productivitate.

    Deoarece tehnica RE se bazeaz pe capturi electronice iprelucrri ulterioare a informaiilor astfel obinute, rezult ctehnologiile de fabricaie pentru a-i atinge scopul trebuie s fiecompatibile n totalitate cu principiile sistemelor CAD/CAM. Printrecele mai convenabile tehnologii din acest punct de vedere se numr i

    tehnologiile CNC i RP/ RM

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    37/108

    Aplicaii cu Reverse Engineering i Rapid Prototyping

    Studiu de caz ca utilizndu-se tehnicileReverse Engineering plus RapidPrototyping plecndu-se de la un model

    iconic.

    Modelul iconic de plecare

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    38/108

    Pentru faza RE s-a utilizat maina de scanat LPX-1200 (figura a). Cuajutorul software-ului propriu mainii (Dr.Picza) s-a obinut norul de

    puncte prezentat n figura b. Ca metod de scanare s-a ales scanarearotativ-laser, fiierul rezultat fiind exportat cu extensia *.pij.

    a)b)

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    39/108

    Norul de puncte astfel obinut s-a prelucrat ulterior cu pachetulsoftware PixForm Pro. Norul de puncte a fost analizat n vedereacurri lui, adic rezolvarea situaiilor n care exist mai multe faete

    suprapuse. De asemenea norul de puncte a fost ntregit prin umplereagurilor existente, a fost omogenizat, s-au trasat curbele acoperitoare.Curbele rezultate sunt prezentate n figura c i au fost exportate cuextensia *.igs.

    Curbele rezultate n urma prelucrrii norului de puncte

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    40/108

    n vederea fabricrii produsului, este necesar s existe un model 3D alacestuia clar i corect. De aceea se impune ca modelul obinut conformcelor de mai sus s fie mbuntit substanial i pregtit pentru a fi

    acceptat de tehnologia RP. n acest scop s-a utilizat pentru aceastprelucrare pachetul software de modelare geometric SolidWorks2008.

    Modelul 3D model

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    41/108

    Pe baza curbelor obinute anterior s-a obinut facil modelul 3D precumi desenul de execuie. Modelul piesei apoi a fost salvat cu extensia*.STL, n vederea prelucrrii lui prin RP.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    42/108

    Fabricarea modelului obinut conform celorde mai sus s-a realizat pe sistemul deprintare 3D monocrom Z310 Plus (straturide pulberi fine unite prin intermediul unuiliant lichid).

    Sistemul RP de printare3D Z310 Plus

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    43/108

    Sistemul de curare ZD5

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    44/108

    Produsul fabricat prin RE + RP

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    45/108

    TEHNICI DE SCANARE I PROTOTIPARE RAPIDPENTRU PIESE INJECTATE DIN MATERIALE

    PLASTICE

    Tehnici de scanare 3D

    n cadrul tehnicilor de RE un rol aparte revine tehnicilor de scanarei a celor de prototipare rapid chiar dac o procedur de RE nu

    presupune obligatoriu realizarea fizic a prototipului prin RE.Digitizarea 3D

    Scanarea produsului, de asemenea cunoscut ca digitizare saudigitizare 3D, este un proces care utilizeaz un palpator pentrua capta forma obiectelor 3D i pentru a le recrea ntr-un spaiu delucru virtual. Datele sunt colectate sub form de puncte i fiierulrezultat este numit nor de puncte. Traseul parcurs n vedereadigitizrii este prezentat n figura .

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    46/108

    TEHNICI DE SCANARE I PROTOTIPARE RAPIDPENTRU PIESE INJECTATE DIN MATERIALE

    PLASTICE

    Tehnici de digitizare pentru geometrii 3D i generarea punctelor [FER 01],

    [SOK 06]

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    47/108

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    48/108

    TEHNICI DE SCANARE I PROTOTIPARE RAPIDPENTRU PIESE INJECTATE DIN MATERIALE

    PLASTICE

    Ce tipuri demateriale pot fi digitizate?

    Materialele tipice care pot fi digitizate includ: piatra,ceramica, sticla, metalul, lemnul, plasticul, cauciucul ilutul.

    Care suntrezultatele comunicate

    Datele care sunt colectate pot fi transformate n nor depuncte sau utilizate pentru :

    1. RE i pot fi oferite ca un model CAD 3D; 2. Prototipare rapid dup ce au fost pregtite ntr-un

    format STL, STEP sau IGES; 3. Inspecie a produselor pentru a fi comparate cu un

    model CAD existent i utilizate pentru a crea un graficcolor al erorilor.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    49/108

    TEHNICI DE SCANARE I PROTOTIPARE RAPIDPENTRU PIESE INJECTATE DIN MATERIALE

    PLASTICE

    Tehnologia pe care este bazat procesul

    1.Lumina este proiectat pe obiect (n cazultehnologiilor ce folosesc lumina);

    2.Obiectul reflect lumina care este apoi colectat deun senzor digital; 3.Utiliznd ecuaii algebrice coordonata spaial 3D (X,

    Y, Z) a punctului de pe suprafa este calculat; 4.Locaia punctuluin sistemul de coordonate este

    stocat ca parte a unui nor de puncte ce reprezintpiesa fizic; 5.Milioane de puncte sunt colectaten acest fel; 6.Datele digitale (numite generic nor de puncte sunt

    folosite pentru RE, rapid prototyping sau inspecia

    produsului).[ LAS 07]

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    50/108

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    51/108

    TEHNICI DE SCANARE I PROTOTIPARE RAPIDPENTRU PIESE INJECTATE DIN MATERIALE

    PLASTICE

    Impactul tehnologiei scanrii 3D asupradezvoltrii produsului

    Scannd o piesa 3D i trimind aceast scanareunor programe de software sau prototyping ofernu numai avantajul reducerii timpului necesaracestei sarcini, dar i economii.

    Aceast nou tehnologie, ngduie firmelor marii mici s-i realizeze anumite probleme legatede computerizare, probleme care sunt extremde importante n ceea ce privete latura lor

    competitiv.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    52/108

    TEHNICI DE SCANARE I PROTOTIPARE RAPIDPENTRU PIESE INJECTATE DIN MATERIALE

    PLASTICE

    Scanarea laser poate oferi o diferen msurabil, pentruo calitate mrit i pentru accelerarea timpului necesarproducerii lor, n timp ce costurile noilor produse se

    reduc considerabil.Cea mai comun metod pentru achiziia unui ir de dateeste triangulaia optic. irul de date este produs prinplasarea unei valori pe o reea regulat provenit de peo suprafa a obiectului. Apoi prin conectareaelementelor triangulare cu cei mai apropiai vecini estecreat o imagine.

    n general senzori 1D sau 2D sunt micai liniar de-alungul obiectului sau circular n jurul su.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    53/108

    TEHNICI DE SCANARE I PROTOTIPARE RAPIDPENTRU PIESE INJECTATE DIN MATERIALE

    PLASTICE

    Trebuiesc fcute mai multe treceri din orientri diferite.

    Exist diferite tipuri de scanere care realizeaz acestlucru: diferenele primare se gsesc n structura

    iluminatului, dimensiunea senzorului (un aranjamentliniar de CCD), i metodele de scanare (mutareaobiectului sau mutarea scanerului).

    Procesul de scanare i posteditare poate avea loc n doar

    4-5 ore.

    Acest tip de economisire a timpului presupune ccompaniile au abilitatea de a rspunde rapidschimbrilor pe pia.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    54/108

    TEHNICI DE SCANARE I PROTOTIPARE RAPIDPENTRU PIESE INJECTATE DIN MATERIALE

    PLASTICE

    Un alt avantaj pentru productori, const in faptul c n multe cazuricodul G poate fi creat pentru frezarea CNC direct din datescanate.[BRA 05]

    Aceasta nseamn c un prototip poate fi fcut i aprobat, scanat,urmat apoi de realizarea matriei care poate fi fcut uor i rapid,toate acestea ntr-o singur zi. Datele scanate pot fi translatateoricror formate de fiier : DXF, OBJ, 3D Studio Max, IGES,ASCII i STL.

    Verificarea produselor este un alt exemplu al beneficiilor scanrii.

    Deviaiile fa de modelul geometric iniial pot fi determinate precis.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    55/108

    TEHNICI DE SCANARE I PROTOTIPARE RAPIDPENTRU PIESE INJECTATE DIN MATERIALE

    PLASTICE

    O alta utilizare pentru scanare, este inspecia periodic a unor piese,pentru a analiza ct de apropiat este produsul fa deoriginal.(Aceasta ngduie un control al calitii mbuntit iajut la detectarea greelilor din procesul de fabricare.)

    Un alt avantaj care nu este att de evident, dar care poate avea unmare efect asupra unei companii, este c odat ce obiectul se afln calculator ideile complexe care pot fi aplicate uor i precis.

    (Clientul i procesul de design se pot afla ntr-un loc n timp ce

    fabricarea se desfoar n altul. ) (Odat ce un prototip a fost scanat, ingineria, analiza, controlul

    calitii i alte funcii care de obicei aveau loc consecutiv pot avealoc n mod concurent nainte de a trimite respectivul produs sprefabricare. )

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    56/108

    TEHNICI DE SCANARE I PROTOTIPARE RAPIDPENTRU PIESE INJECTATE DIN MATERIALE

    PLASTICE

    Digitizarea i aplicaiile industriale

    O definiie simplificat precizeaz c achiziia se realizeazprintr-o interfa material, cu ajutorul palpatoarelor cu

    senzori, i modelarea printr-o interfa soft cu ajutorulalgoritmilor.[PRI 00]

    n aceste zile, 5 mari familii de aplicaii se disting nprocedeele de digitizare-numerizare :

    reverse-engineering, destinat micorrii timpilor deconcepie asupra sistemelor CAD cnd se folosescmachete;

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    57/108

    TEHNICI DE SCANARE I PROTOTIPARE RAPIDPENTRU PIESE INJECTATE DIN MATERIALE

    PLASTICE

    metrologie-control-calitate, pentru msurarea precis a pieseloromogene cu forme complexe cu dimensiuni foarte variabile:controlul pe linia de fabricaie, n scopul selectrii sau stpniriistatistice a unui proces, pentru corelarea anumitor parametrii a

    lanului de fabricaie;

    Metrologie-control-calitate: interaciuni

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    58/108

    TEHNICI DE SCANARE I PROTOTIPARE RAPIDPENTRU PIESE INJECTATE DIN MATERIALE

    PLASTICE

    biomedical, pentru adaptarea protezelor nainteainterveniilor sau n cadrul tratamentelor estetice, dartotodat i pentru caracterizarea volumic a organelorplecnd de la ecografie, scanare,etc;

    digitizarea,nainte sau dup prototiparea rapid asistemelor de copiere prin prelucrare pe maini-uneltecu comand numeric;

    cinematografie i animaie video (imagini virtuale).

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    59/108

    TEHNICI DE SCANARE I PROTOTIPARE RAPIDPENTRU PIESE INJECTATE DIN MATERIALE

    PLASTICE

    Tipuri de palpatoare

    Pe plan tehnic, majoritatea instrumentele de digitizare aformelor folosesc principii elementare de

    trigonometrie, triangulaie pentru determinareacoordonatelor unui punct n spaiu.Pentruachiziionarea punctelor de pe o suprafa, exist maimulte tipuri de palpatori de digitizare.

    Palpatorii se mpart n dou categorii:

    palpatori cu contact; palpatori fr contact.

    TEHNICI DE SCANARE I PROTOTIPARE RAPID PENTRU PIESE

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    60/108

    INJECTATE DIN MATERIALE PLASTICE

    (Structura i principiul de funcionare al unui palpator cu contact)

    Palpatorul esteconstituit dintr-o parte fixlegat de carterulpalpatorului, o parte mobili un arc, aa cum se arat i

    n figura . Partea fixcuprinde o buc n caresunt trei perechi de bilepoziionate la 1200 i legate

    printr-un circuit electric.Partea mobil cuprindeun palpator montat pe untripod ale crui brae suntcilindrii. Cum aceti cilindriisunt aezai pe perechile debile, legtura dintre parteamobil i cea fix este olegtur ncastrat izostatic.

    Ea este meninut de ctrearc. Circuitul electric trecndprin 6 puncte de sprijinmontate n serie este astfeldeschis i interfaa estecapabil s detectezeaceast deschidere printr-ocretere a impedaneicircuitului electric .

    Structura unuipalpator [REN04] Sistemul de palpare [REN 04]

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    61/108

    TEHNICI DE SCANARE I PROTOTIPARE RAPID PENTRUPIESE INJECTATE DIN MATERIALE PLASTICE

    (Structura i principiul de funcionare al unui palpator cu contact)

    Atunci cnd efortul decontact dintre bil isuprafaa palpat estesuprimat, repunerea npoziie a parii mobile nraport cu partea fix

    beneficiaz de orepetabilitate excelent acrei eroare indus esteneglijabil vis a vis dealte cauze ce producerori.

    Acest lucru este adevratatunci cnd palpatoruleste n stare bun, adicatunci cnd suprafeelede contact sfer-cilindrunu au fost deterioratedatorit unui oc. [LAS

    07]

    n fig. este prezentat sistemul de palpare.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    62/108

    TEHNICI DE SCANARE I PROTOTIPARE RAPID PENTRUPIESE INJECTATE DIN MATERIALE PLASTICE

    Palpatori cu contact :

    palpator mecanic punct cu punct; palpator mecanic analogic.

    Senzorii cu contact sunt standard pe mainile de msurattipice.Palpatori fr contact:

    palpator laser; palpator optic.Senzorii cu laser noncontact i cei vizuali s-au dezvoltat ca

    i alternativ pentru nlocuirea celor cu contact, undecontactul fizic nu este posibil n cazul suprafeelor finesau finisate delicat, superfinisate sau cu asperiti mari

    i cele cu muchii ascuite.[COS 05c]

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    63/108

    TEHNICI DE SCANARE I PROTOTIPARE RAPID PENTRUPIESE INJECTATE DIN MATERIALE PLASTICE

    O main de msurat cu camer video poate crete semnificativviteza msurrii unor repere care n alte condiii ar necesitaconsum de timp.

    ntr-o lume perfect, sau ntr-un mediu de producie integrat,sistemele metrologice ar fi capabile s msoare toi parametrinecesari ntr-o singur etap, fr erori.

    Mainile de msurat cu mai muli senzori pot fi numitorul comunn aceasta ecuaie.

    Daca profilul aplicaiei o justific, i configuraia mainii demsurat o ngduie, senzorul i pachetul de soft, de azi poate finlocuit cu abilitile multisenzor.[ADA 03]

    n industrie, achiziia de forme se adreseaz reverse engineering-ului sau reconcepiei, care permite crearea unui model numeric al

    unui obiect n scopul realizrii unui prototip.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    64/108

    TEHNICI DE SCANARE I PROTOTIPARE RAPID PENTRUPIESE INJECTATE DIN MATERIALE PLASTICE

    Ciclul de realizare a unei piese prinreverse engineering [ACQ 97]

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    65/108

    PROTOTIPAREA RAPID

    Conceptul de Prototipare Rapid

    Activitatea numit RPi are nceputurile de abia vreo12 ani, cu apariia sistemului stereolitografiere. Acest

    proces a avut un foarte mare impact n partea dedesign, bazndu-se pe un model 3D CAD i a fostanunat ca un proces magic, implicnd sursenecunoscute ca polimeri fotosensibili.

    n mod clar activitatea de creare rapid a prototipului nuera nou: chiar i un proiectant putea crea modelul 3Dfizic cu minile lui (bazndu-se pe desenele 2D) mairapid dect orice sistem de RP. Poate fi activitatea acestuiproiectant (meteugar) numit RP sau nu?

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    66/108

    Prototipare rapid

    Fabricaie rapid

    Fabricaie rapid aformelor libere

    Fabricaie direct aCAD

    Fabricaie de birou(desktop)

    Printare 3D

    Fabricaieinstantanee

    Fabricaie nstraturi

    Fabricaie automatFabricaie prin

    adugare dematerial

    Asocierea prototiprii rapide se face i n funcie de ali termeni,aa ca n figura de mai jos:

    Terminologia asociatprototiprii rapide [ONU 99]

    PROTOTIPAREA RAPID

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    67/108

    PROTOTIPAREA RAPID

    Ideea cheie a acestei noi tehnologii de prototipare rapid este bazatpe descompunerea 3D n straturi subiri de seciune transversal,urmate de formare fizic a straturilor i stivuirea lor strat dupstrat.

    Aceast tehnologie azi este capabil s produc structuri 3D foartecomplexe cu o foarte mic sau chiar deloc contribuie uman.

    Aprnd aproape n paralel cu progresul, stereolitografia a fostsistemul alternativ pentru fabricarea stratificat oferit de maimulte companii americane.

    Sunt incluse sisteme care construiesc obiecte stratificate prinlaminarea straturilor de materiale (Helisys) i prin fuziuneastratificata sau legarea materialelor pulverulente (DTM, Soligen)sau extrudarea firelor de sarm (Stratosys).

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    68/108

    PROTOTIPAREA RAPID

    Tehnici de Prototipare Rapid

    Ca i noiune, prototiparea rapid este asociat cu o seam

    de procedee tehnologice relativ noi ce permit realizarearapid a modelului fizic, a prototipurilor funcionale, areperelor, a subansamblurilor sau a sculelor implicate

    n procesul de dezvoltare a produsului.

    Aceste tehnici de prototipare rapid folosesc un alt principiu pentrumaterializarea piesei, prin adugare de material att ct este

    necesar i unde este necesar.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    69/108

    PROTOTIPAREA RAPID

    Frecvent, aplicarea tehnologiilor de prototiparerapid n diferite faze de dezvoltare a produsului,determin o cretere a costurilor globale de lansare.

    Aceast situaie este acceptat de factorii de deciziedeoarece:

    confer avantajul devansrii termenelor de lansarei instalrii rapide pe pia cu posibilitatearecuperrii investiiei din beneficiile suplimentare

    realizate;

    aplicarea acestor tehnologii permiteexperimentarea soluiilor constructive ale

    echipamentelor tehnologice concepute.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    70/108

    PROTOTIPAREA RAPID

    Rezultatul urmrit prin aplicarea acestor tehnologii esterealizarea n termen scurt i cu investiie suplimentarneglijabil a unui numr limitat de exemplare din:

    produsul propriu-zis ;

    replic (la scar sau din alt material) a produsului ndiverse stadii de dezvoltare; scule i dispozitive necesare realizrii produsului.

    O clasificare a tehnologiilor de fabricare rapid aprototipurilor este prezentat n fig., clasificare caresugereaz o grupare a acestor tehnologii n doucategorii :

    -tehnologii de formare prin depunere de material; - tehnologii de modelare prin prelevare de material.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    71/108

    PROTOTIPAREA RAPID

    Prototipare rapid

    Prin depunere de material Prin prelevare de material

    Lichid Microparticule Folii

    Fixarea formei cuadeziv

    (LOM, PLT)

    Fixare prinpolimerizare UV

    (SFP)

    Topire cu laser

    (SLS, LENS, DMD,LasForm)

    Fixarea cu liant

    (3DP, SF)Solidificare depolimer lichid

    Solidificare de fluid

    electrostatic (ES)Solidificare de

    material topit

    Punct cu punct

    (BPM, MJM, FDM,3DW)

    Strat cu strat (SDM)

    Solidificare prin interferenholografic (HIS)

    Strat cu strat(Object, SGC, RMPD, DPS)

    Punct cu punct

    (SL, LTP, BIS)

    Frezare(DM)

    Cu laser(DM)

    Clasificarea procedeelor de prototipare rapid

    PROTOTIPAREA RAPID

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    72/108

    PROTOTIPAREA RAPIDStereolitografierea (Stereolithography - SLA)

    Principiul:Stereolitografia a fost primul procescomercializat pe pia n 1987.[STI 01] n

    procesul SLA, fiecare strat este creat printratarea selectiv a unei rini fotosensibile

    folosind un laser.Deoarece acest proces folosete rina lichidca material de baz, structurile de susineresunt cerute pentru a sprijini suprafeele cuorientare n jos. Odat ce piesa a fost

    construit, trebuie s fie apoi tratat ntr-uncuptor cu UV. Odat ce acest proces esteterminat, suporturile de susinere sunt

    ndeprtate.[NOR 01]

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    73/108

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    74/108

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    75/108

    Depunere de material topit (FusedDeposition Modeling FDM) -Principiul

    Materialul sub form de filament trece printr-un cap de extrudare i este nclzit pnaproape de punctul su de topire. Acest material este apoi scos prin captul capului idepozitat pe masa mainii sub forma unui singur fir de material; aceste fire sunt depuseunul dup altul pentru a crea stratul. O data ce stratul a fost terminat, masa de construciecoboar cu un strat i procesul continu pn cnd urmtorul strat este completat. [MAS00] Piesele cu suprafee orientate n jos necesit susinere substanial. n timp ce lacelelalte procese aceste susineri sunt generate automat, n cazul FDM se folosetematerial diferit de cel al piesei. Materialul este un plastic ABS, i piesele construite ntimpul procesului au o trie de 80% din cea a materialului de origine. Alte materiale includ

    ceara, ABS medical i un elastomer.[NIK 00]

    Principiul FDM [PAH 05]

    Aplicaii:Se produc prototipuripentru verificarea formei,

    montajului i funcionarii,la cost i timp reduscomparativ cuprocedeeleconvenionale.

    Fabricarea de piese stratificate prin laminare

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    76/108

    Fabricarea de piese stratificate prin laminare(Laminated Object Manufacturing -LOM) -

    Principiuln LOM, obinereastraturilor ce compunpiesa se face prindecuparea dintr-o foaiede material solid(hrtie), folosind osursa de laserinfrarou. Materialulcare nu formeazstratul prezent estefcut cuburi care vorfi ndeprtate manual lasfritul procesului.

    Odat ce fiecare strateste terminat, este legatla cel anterior folosindun adeziv (aflat pepartea inferioara a coliide hrtie) activat decldur.Schema de principiu LOM [RYA 07]

    Se preteaz n

    special pieselortridimensionalevoluminoase(matrie).

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    77/108

    Sinterizare laser selectiv (Selective lasersintering - SLS) -Principiul

    n procesul SLS, pulbereaeste sinterizat selectiv sautopit de o surs laserinfrarou. Din nou, odat ceun strat este terminat, patul

    de pulbere coboar pe ogrosime de un strat i un noustrat de pulbere este depus iprocesul continu. La fel ca nprocesul 3DP, nu suntnecesare dispozitive de

    susinere, deoarece pulbereanesinterizat susinematerialul piesei. n final,suprafaa piesei finalizateeste puin aspr la atingere.Principiul SLS [PAH 05]

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    78/108

    Sinterizare laser selectiv (Selective lasersintering - SLS) Aplicaii

    n prezent exist apte materiale disponibilepentru acest sistem, incluznd dou materialepentru realizarea de scule: materiale Duraform(Nylon), Glass Filled Duraform, Fine Nylon,Trueform, Elastomer, Copper Polyamide, oelrapid si Sand Form.

    Avantaje: gam larg de materiale, preciziebun, se pot realiza piese de dimensiuni mari.

    Dezavantaje: sunt cerute anumite faciliti,finalizare deficitar a suprafeei.

    SLS este ideal pentru obinerea pieselor care necesitdurabilitate ridicat.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    79/108

    Printarea 3D (3D Printing - 3DP) -Principiul

    n procesele 3DP, un liant pe baz de ap este printat pesuprafaa unui pat de pulbere pentru a crea un strat dematerial. Deoarece liantul are o vscozitate foartesczut, poate fi printat ntr-o manier similar uneiimprimante cu jet de cerneal i foarte rapid. [COS 04]

    Printare 3D:a)- depunerea stratului de pulbere; b)- printarea zonei care va deveni pies;

    c)- pistonul este cobort pentru urmtorul strat [WIL 02]

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    80/108

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    81/108

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    82/108

    Printarea 3D (3D Printing - 3DP) -Aplicaii

    3DP este folosit pentru producerea rapid aprototipurilor, a pieselor finale i amatrielor.

    Prin aceast metod se pot crea piese de

    orice geometrie i aproape din oricematerial, incluznd aici ceramici, metale,polimeri i compozite.

    S lid G d C i (SGC) P i i i l

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    83/108

    Solid Ground Curing (SGC) -Principiul

    Paii pentru procedeul SGC pentru fiecare strat:1 pregtirea mtii; 2 aplicarea stratului de fotopolimer lichid; 3 poziionareamtii i expunerea stratului; 4ndeprtarea de pe suprafa a polimerului

    nentrit; 5 completare cu cear; 6 frezare pentru ndreptare i grosime [WIL 02]

    S lid G d C i (SGC) P i i i l

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    84/108

    Solid Ground Curing (SGC) -Principiul

    La fel ca stereolitografia, SGC acioneaz prin tratarea unuipolimer fotosensibil strat cu strat pentru a crea un modelsolid bazat pe date geometrice CAD:

    ntregul strat este expus unei surse UV printr-o mascsituat deasupra polimerului lichid;

    ntrirea dureaz 2-3 s pentru fiecare strat; Secvena pentru fiecare strat dureaz n jur de 90 de

    secunde; Se susine c timpul pentru a produce o parte prin SGC

    este de opt ori mai rapid dect orice alt tehnica RP; Forma cubic solid creat n SGC const din polimer

    solid i cear; Ceara ofer susinere pentru trasturile fragile sau

    suspendate ale piesei n timpul fabricrii, dar poate fitopit i ndeprtat de pe pies.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    85/108

    Solid Ground Curing (SGC) -Principiul

    Avantaje: pot fi realizate simultan mai multe piese, poziionate pe masa de

    lucru a mainii; nu necesit material suport pretenios (cear); stabilitate dimensional obinut n urma procesului (fr

    contracii); posibilitatea obinerii de piese complexe fr dificulti prea mari; secvena de construire poate fi ntrerupt, iar stratul eronat poate

    fi ters.

    Dezavantaje: procesul necesit cunotine din partea operatorului; consumul de rin nu tine seama de mrimea seciunii

    transversale a piesei ce urmeaz a fi fabricat, ci depinde numai denumrul de straturi, ceea ce face ca procesul s fie prea scumppentru piesele cu seciunea transversal mic;

    costul ridicat al echipamentului.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    86/108

    Solid Ground Curing (SGC) -Aplicaii

    Prin aceast metod se pot fabrica modele din plastic,complexe, folosite pentru validare de design, dar i camodele funcionale.

    Paii pentru procedeul SGCpentru fiecare strat:

    1 pregtirea mtii; 2aplicarea stratului de fotopolimerlichid; 3 poziionarea mtii i

    expunerea stratului; 4 ndeprtarea de pe suprafa apolimerului nentrit;5 completare cu cear; 6frezare pentru ndreptare igrosime [WIL 02]

    P t ti R id i l d t i l

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    87/108

    Prototiparea Rapid prin prelevare de material -frezare

    Dezvoltarea istoric a prototiprii rapide i a tehnologiilor nrudite

    Anul de nceput Tehnologia1770 Mecanizare

    1946 Primul calculator1952 Prima main-unealt de control numeric(NC)

    1960 Primul laser comercial1961 Primul robot comercial1963 Primul sistem de grafic interactiv (o

    versiune incipient a Proiectrii Asistate deCalculator)

    1988 Primul sistem comercial de PrototipareRapid

    P t ti R id i l d t i l

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    88/108

    Prototiparea Rapid prin prelevare de material -frezare

    Dei termenul de prototipare rapid se aplica la

    nceput tehnologiilor prin depunere dematerial, tot mai muli autori [NIC 00], [CUR03], [LEN 00], [MOD 05] folosesc denumirea deSRP (Subtractive Rapid Prototyping),

    incluznd n aceasta categorie i frezarea.

    Prototiparea Rapid prin prelevare de material -

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    89/108

    Prototiparea Rapid prin prelevare de materialfrezare

    SRP (Subtractive Rapid Prototyping) este unproces de transformare a modelelor geometricedigitale ntr-un obiect fizic.

    Termenul Subtractiv sugereaz prelevare de

    material n timpul procesului.Aceasta este tocmai ceea ce prototiparea rapidCNC face.

    Orice model CAD, CAM poate fi mbuntit.

    Subtractive Rapid Prototyping (SRP) este unproces n care obinerea prototipului sau apiesei fabricate se realizeaz cu costuri sczute.

    Modelul digital este remodelat i transformatntr-un obiect fizic care poate fi inut n mn.

    P t ti R id i l d t i l

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    90/108

    Prototiparea Rapid prin prelevare de material -frezare

    Un proces de prototipare poate fi numitprototipare rapid dac:

    Procesul se bazeaz pe utilizarea datelor CADtridimensionale;

    Piesa prototip este creat (aproape) automat(aproape se adaug deoarece toate procesele

    curente implic i unele munci manuale pentrupre- i / sau postprocesare);

    Modelul este gata n cteva zile.

    P t ti R id i l d t i l

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    91/108

    Prototiparea Rapid prin prelevare de material -frezare

    Cei mai muli productori de sisteme RPde pn acum s-au concentrat pedezvoltarea sistemelor RP sofisticatenecesare.

    Totui, n ultimii ani s-a observat odivergen ntre aceste mainipretenioase i un tip nou de maini RP:Modelatoarele de Concept (Throup, 1996;Wohlers, 1997).

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    92/108

    Prototiparea Rapid prin prele are de material

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    93/108

    Prototiparea Rapid prin prelevare de material -frezare - Modelator de concept

    Un sistem de Prototipare Rapid poate fi denumitModelator de concept dac:

    Preulntregului sistem este mai mic de 10 000 USD. Sistemul poate fi folosit ntr-un birou de proiectare,

    fr s cauzeze nici o inconvenien legat de zgomot,miros ru sau materiale toxice.

    Un model se poate realiza n timpul unei pauze de

    cafea (15 minute). Operaia este la fel de uoar ca apsarea unui buton

    (la fel de uoar ca apsarea butonului Imprimdintr-un procesor de cuvinte).

    Prototiparea Rapid prin prelevare de material -

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    94/108

    Prototiparea Rapid prin prelevare de materialfrezare

    Utilizarea prelucrrii CNC pentru crearea depiese prototip este desigur binecunoscut, cutoate acestea pn de curnd aceast tehnicnu era tocmai rapid.

    Problema principal era calculareatraiectoriilor de prelucrare, pentru care eranecesar un operator experimentat alprogramului de calculator CAM.

    Acest proces ar implica aplicarea mai multorstraturi de suprafa, precum i crearea iverificarea traiectoriilor de prelucrare pentrufiecare suprafa separat, lucru ce ar lua maimulte ore (Wall, 1992).

    Prototiparea Rapid prin prelevare de material -

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    95/108

    Prototiparea Rapid prin prelevare de materialfrezare

    n trecut, abordarea CNC nu era potrivitpentru modelarea conceptual, datoritinvestiiilor mari necesare pentru main ipentru programul de calculator. Ambeleprobleme au fost rezolvate, iar acum

    CNC ofer posibiliti de modelare conceptualce sunt n fapt superioare LMT.

    O a patra caracteristic este costul redus alprogramului, care l face nimerit pentru

    Modelarea Conceptual.i n ceea ce privete maina, lucrurile s-au

    schimbat: se gsete acum o nou generaie demaini de prelucrare CNC, cu cost redus,

    pentru birou

    Prototiparea Rapid prin prelevare de material -

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    96/108

    Prototiparea Rapid prin prelevare de materialfrezare

    Deoarece tehnica de baz pentru CNC este mai simpldect cea pentru LMT, preurile acestor maini deprelucrat sunt mult mai mici. Suficient de mici pentru acumpra pur i simplu una.

    Un avantaj important al utilizrii unui sistem CNCpentru modelarea de concept este faptul c nu suntnecesare imagini tridimensionale veritabile (modeletridimensionale CAD - solide).

    Asta spre deosebire de sistemele LMT, care nu potfunciona cu solide incomplete.

    n faza de proiectare conceptualn cele mai multe cazurise folosesc modele CAD 3D simple, constnd deexemplu numai din suprafee.

    Noiuni legate de piesa prototip Definirea piesei

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    97/108

    Noiuni legate de piesa prototip - Definirea pieseiprototip

    Pentru a fi destul de general ca s acopere toateaspectele semnificaiei cuvntului prototiplegate de utilizarea sa n proiectare, este definit

    foarte pe larg aici ca:

    O aproximare a unui produs (sau sistem) sau a

    componentelor sale ntr-o anumit form,pentru un scop precis n aplicarea sa.

    Noiuni legate de piesa prototip - Definirea

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    98/108

    Noiuni legate de piesa prototip - Definireapiesei prototip

    Definiia general a prototipului conine treiaspecte de interes:

    Implementarea prototipului: de la ntregul

    produs (sau sistem) n sine la subansamblelesau componentele sale;

    Forma prototipului: de la un prototip virtual

    la unul fizic; Gradul de aproximare a prototipului: de la oreprezentare foarte aproximativ la o copiereexact a produsului.

    Noiuni legate de piesa prototip - Rolul piesei

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    99/108

    No u eg e de p es p o o p olul pieseiprototip n cazul matrielor de injectat

    Clienilor le place deseori s vad i s ating opies prototip a prii actuale nainte ca s oachiziioneze.

    Un alt avantaj al piesei prototip este c attcreatorul acestuia ct i clientul pot lua parte larealizarea i ncercarea ntr-o situaie real aacesteia.Modificrile necesare pot fi fcute pn cnd

    amndoi sunt mulumii de acel produs. Abiaatunci poate ncepe producia cu ncrederea dea ti c prile vor funciona.

    Noiuni legate de piesa prototip - Rolul

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    100/108

    Noiuni legate de piesa prototip - Rolulpiesei prototip n cazul matrielor de injectat

    Partea delicat n construirea unei pieseprototip (PP) este s o faci s semene ct maimult posibil cu produsul final i destul de

    rezistent pentru a se potrivi aplicaiei.Unele produse pot fi prea mari fa de PP, n

    mrime real, i atunci o PP n mrime redusar putea fi o soluie (bineneles, cu acordulclientului).

    Aceasta va oferi o imagine despre funcionareai comportamentul produsului final.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    101/108

    F b i i id (R id T li RT)

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    102/108

    Fabricaia rapid (Rapid Tooling - RT)

    Fabricaia rapid (Rapid Tooling - RT)folosete prototiparea rapid pentru a creainiial modelul i apoi pe baza acestuia se poaterealiza matrin care pot fi fcute modificri

    suplimentare.

    Materialele matriei pot varia de la cauciucsilicon la compui.

    n sfrit, exist i o matriare prin injecie

    tradiional, care este folosit n primul rndpentru producie, dar ar putea fi folosit uor

    i pentru a crea PP

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    103/108

    Fabricaia rapid (Rapid Tooling - RT)

    Matriarea prin injecie rapid folosete matrie dinmetal pentru a produce piese cu adevrat funcionale,cu un finisaj bun i ntr-o mare varietate de rini. Estesimilar cu matriarea prin injecie tradiional .Este

    competitiv cu fabricaia rapid din punct de vedere avitezei de lucru i ofer economisiri mai bune dectprototiparea rapid sau fabricaia rapid.

    Matriarea prin injecie tradiional poate producecea mai complex i finisat pies, dar este considerat,

    n general, prea lent i costisitoare pentru PP, deipoate fi folosit atunci cnd este foarte posibil cmatriele vor intra direct n producia de mas.

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    104/108

    Fabricaia rapid (Rapid Tooling - RT)

    Dac sunt necesare mai puin de 10produse, prototiparea rapid va fi maiavantajoas dect matriarea prin injecierapid sau fabricaia rapid.

    Pentru 10 pn la 100 de produse, oalegere mai bun poate fi matriarea prininjecie rapid sau fabricaie rapid.

    n cazul n care sunt necesare mai mult de10 000 de produse, cel mai bun pariu lreprezint matriarea prin injecie

    tradiional

    ETAPE DE PROCESARE A INFORMAIILOR RP/

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    105/108

    ETAPE DE PROCESARE A INFORMAIILOR RP/FDM

    Fiierul *.dwg conine modelul 3D alreperului R1, realizat cu produsul softwarespecial RoCAD .

    Fiierul *.stl asigur preluarea modelului 3D

    de ctre software-ul maini RP (reprezentarecu faete triunghiulare). Fiierul *.ssl se refer la informaii privind

    secionarea modelului cu plane paralele cuplanul XY.

    Fiierul *.sml (Stratasys ManufacturingLanguage) conine, pe lng informaiigeometrice aferente reperului, i informaii denatur tehnologic, n scopul fabricrii piesei

    Fiierul *.stl asigur preluarea modelului 3D de ctre

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    106/108

    software-ul maini RP, aproximat prin faetetriunghiulare).

    ETAPE DE LUCRU PENTRU REPER ROAT DE

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    107/108

    ETAPE DE LUCRU PENTRU REPER ROAT DECUREA R1- FDM

    A. Prefabricarea/ preprocesarea (inclusiv etapede setri):

    1. preluarea informaiilor geometrice aferentereperului, coninute iniial n fiierulRoata1.dwg; fiierul este convertit n Roata1.stli preluat de software-ul mainii;

    2. apelarea programului QuickSlice incrcarea fiierului Roata1.stl;

    3. selectarea mainii de RP, a materialelorpentru pies, suporturi i baz; 4. orientarea piesein spaiul de lucru n raport

    cu sistemul de coordonate xyz

    Bibli fi

  • 8/7/2019 TPF_MASTER_IS_TRE_RP

    108/108

    Bibliografie

    1. IVAN, M. C., UDROIU, R., IVAN, C., IVAN, N. V., Concept ofConstructive-Technological Entity a Facility for CAD/CAM Integration.Academic Journal of Manufacturing Engineering, Vol. 4, No. 2, pp. 49-54(2006), ISSN 1583-7904.

    2. IVAN, N. V., IVAN, M. C., UDROIU, R., LANCEA, C., CHICOS, L.,GAVRUS-IVAN, C., Process Planning a Key Stage in InnovativemManufacturing. Academic Journal of Manufacturing Engineering, Vol. 5,

    No. 1, pp. 43-49 (2007), ISSN 1583-7904. 3. IVAN, M. C., CHICO, L., GVRU, C., Conceptul de entitate

    constructiv-tehnologic n dezvoltarea de produse. Edit. UniversitiiTransilvania din Braov, Braov, 2007, ISBN 978-973-635-829-6

    4. GVRU, C., Evaluarea tehnico-tiinific a informatizrii activitiloraferente proiectrii i realizrii produselor din industria construciilor demaini. Tez de doctorat, Universitatea Transilvania din Braov, 2009.

    5. IVAN, M. C., Grafic industrial asistat de calculator, procesoareCAD pentru proiectare de reper i ansamblu. Edit. UniversitiiTransilvania din Brasov, 2002, ISBN 973-9474-29-2.

    6. IVAN, M. C., Creaie de software aplicativ destinat elaborrii graficii