17f Ana Pilipovic AdTec_SME_IPA_project ...

This project is Funded by European Union

SME

Additive Technologies for the SMEs

Aditivne tehnologije za mala i srednja velika poduzeća


Osnovni pojmovi, definicije i podjela postupaka aditivne proizvodnje i prototipova

Dr. sc. Ana Pilipović

FSB, Zagreb, 28.05.2013.


Uvod od ideje do gotovog proizvoda u kratkom vremenu

Brza proizvodnja prototipova (e. Rapid Prototyping – RP) - orijentirana na razvoj novih proizvoda,




Brza proizvodnja kalupa i alata (e. Rapid Tooling - RT) - pomoću brze proizvodnje prototipa





Brza izravna proizvodnja u slučaju pojedinačne i maloserijske proizvodnje (e. Rapid Manufacturing - RM) koja se koristi za proizvodnju konačnih tvorevina





Brza izravna proizvodnja u slučaju pojedinačne i maloserijske proizvodnje (e. Rapid Manufacturing - RM) koja se koristi za proizvodnju konačnih tvorevina

relativno brza proizvodnja tvorevina komplicirane geometrije na temelju računalnog 3D modela


Povijest aditivnih postupaka

1987. - prva industrijska primjena stereolitografije tvrtka 3D Systems predstavila novi stroj koji očvršćuje tanki sloj polimera s pomoću UV lasera

1988. – počinje razvoj fotoosjetljivih smola za primjenu u aditivnim postupcima

1991. – postupak FDM tvrtke Stratasys i LOM tvrtke Helisys

1992. – tvrtka DTM predstavlja stroj koji srašćuje polimerni prah pomoću lasera

1995. – Zcorp predstavlja stroj za 3D tiskanje koji se temelji na inkjet pisačima (tvorevina nastaje od škroba, gipsa u obliku praha i veziva

2007. – počinje postupak normizacije postupaka i ostalih pojmova vezanih za aditivne postupke

2009. uvodi se pojam Aditivna Proizvodnja (e. Additive Manufactruing - AM)


AM postupci

Usporedba vremena izrade tvorevine između CNC glodanja i Polyjet postupka

(izvor: Liou, F.W.: Rapid Prototyping and Engineering applications: A Toolbox for Prototype Development, 2008.)


Vrste aditivnih tvorevina

Konceptni prototipovi (modeli)

Geometrijski prototipovi

Funkcionalne tvorevine

Tehničke tvorevine


Konceptni prototipovi (modeli)

Vizualizacija proporcija proizvoda

Materijal modela i površina ne odgovaraju konačnom proizvodu

Moguće je prepoznati grube pogreške u konstrukciji koje bi u kasnijim fazama razvoja proizvoda bilo skupo ispraviti

Primjenjuju se u ranoj koncepcijskoj fazi razvoja proizvoda za prezentaciju osnovne ideje


Geometrijski prototipovi

Vizualizacija točnih i detaljnih dimenzija proizvoda

Površina prototipa u potpunosti odgovara onoj konačnog proizvoda (boja, tekstura, itd.)

Primjenjuje se u završnoj koncepcijskoj fazi razvoja proizvoda

Na temelju geometrijskog prototipa donosi se odluka o daljnjem razvoju (proizvodnji)


Funkcionalne tvorevine

Sva glavna svojstva tvorevine identične su onima kod serijskog proizvoda, posebice one najznačajnije za njegovu funkciju

Primjenjuju se na kraju središnje faze konstruiranja (razrada, dimenzioniranje)

Provedba pokusa mehaničkog/toplinskog opterećivanja i/ili montažnih karakteristika kao dopuna simulacijskim metodama


Tehničke tvorevine

Svojstva tvorevine gotovo u potpunosti odgovara serijskom proizvodu (oblik, dimenzije, površina, boja, itd.)

Najčešće su izrađene od istog ili vrlo sličnog materijala kao i serijski proizvodi

Često se izrađuju istim ili sličnim postupkom kao i serijski proizvodi radi analize utjecaja postupka

Primjenjuju se uglavnom pri razvoju tehnički najzahtjevnijih proizvoda kao zadnja mogućnost konstrukcijskih izmjena prije serijske proizvodnje


Podjela aditivnih postupaka

Konceptno modeliranje



Funkcijski prototipovi



Izravna proizvodnja



Izravna izrada alata i kalupa



Prototip alata ili kalupa



Brz

a p

roiz

vod

nja

ka

lup

a i a

lata

RT





Posredna izrada prototipova

Posredna izrada alata i kalupa



Brz

a p

roiz

vod

nja

ka

lup

a i a

lata

RT



Posredna izrada alata i kalupa



Posredna proizvodnja


AM postupci Faze izrade

– definiranje CAD modela tvorevine


AM postupci Faze izrade – prebacivanje u STL datoteku (...Save As...)

– rezanje STL modela u slojeve (SLC ili SLI) (npr. programi netfabb, geomagics)


AM postupci Faze izrade

- generiranje procesne datoteke (tzv. build datoteka) i prebacivanje na stroj

Sadrži procesne podatke za svaki sloj (npr. brzina prolaza laserske zrake, strategija skeniranja, itd.)


AM postupci Faze izrade – podešavanje parametara


AM postupci Faze izrade – izrada tvorevine sloj po sloj

Sloj 1 Sloj 2 Sloj 3 Sloj 4 Sloj 5 Sloj 6 Sloj 7 Sloj 8


AM postupci Faze izrade – vađenje gotove tvorevine


AM postupci Faze izrade – naknadna obrada ovisi o postupku

Čišćenje

Toplinska obrada

Kemijska obrada

Sterilizacija (medicina)

Obrada odvajanjem čestica, itd.


AM postupci Faze izrade – vađenje gotove tvorevine


Postupci aditivne proizvodnje tvorevina

Stereolitografija (e. Stereolitography - SLA) Polyjet Očvršćivanje s digitalno obrađenim svjetlosnim

signalom (e. Digital Light Processing - DLP) Selektivno lasersko srašćivanje (e. Selective Laser

Sintering - SLS) 3D tiskanje (e. 3D Printing – 3DP) Taložno očvršćivanje (e. Fused Deposition Modeling -

FDM) Proizvodnja laminiranih objekata (e. Laminated

Object Manufacturing - LOM)


Postupak Materijal

SLA fotoosjetljiva polimerna smola, akrilne i epoksidne smole (npr. PMMA, EP, PE-HD), keramika

Polyjet fotoosjetljiva polimerna smola

DLP fotoosjetljiva polimerna smola

SLS polimeri (PA, PS, PAEK, PMMA), ojačani polimeri (npr. sa staklom), polimeri sa raznim punilima, keramika, metali

3DP polimeri (PMMA), keramika, škrob, gips, metali, pijesak

FDM plastomeri (ABS, PC, PE, PP, PPSU), keramika

LOM polimer (PVC), papir, metal



SLS

3DP FDM

LOM


SLA

Polyjet

DLP


Postupci aditivne proizvodnje alata i kalupa

RTV silikonski kalupi (e. Room Temperature Vulcanisation)

Izrada kalupa od mješavine epoksidne smole i metala (e. Metal Filled Epoxy Tooling -MFET)

Izrada kalupa naštrcavanjem metala (e. Spray Metal Tooling - SMT)

Izravno (DMLS) i posredno (IMLS) lasersko srašćivanje metala SLS (e. Direct and Indirect Laser Sintering)

Selektivno lasersko taljenje (e. Selective laser melting – SLM)

3D tiskanje – Prometal (e. 3D printing)

Izrada kalupa taloženjem (e. Metal deposition – npr. DMD, LENS)

Taljenje s pomoću snopa elektrona (e. Electron Beam Melting - EBM)



Postupak Materijal

RTV silikon

MFET epoksidna smola i kombinacije raznih metala

SMT cink, aluminij

DMLS, IMLS bronca, čelik, nehrđajući čelik, legure na bazi kobalt/krom/molidben, legure titana

SLM kobalt-krom legure, titan, nehrđajući čelik, aluminij

3DP bronca, ugljični čelik, aluminij, pijesak

DMD razne vrste čelika, nehrđajući čelik, legura berilij – bakar, nikal legure, titan Ti-6Al-V4. Također se mogu primjeniti i kombinacije metala radi smanjenja cijene

LENS nehrđajući čelik, aluminij, legure bakra, nikla i volframa, titan

EBM Ti6Al4V, Ti6Al4V ELI, CoCr legura, nehrđajući čelik ( mogućnost dodavanja ugljičnih vlakana za povećavanje čvrstoće), keramika



RTV

EBM 3DP

SLM SLS

LENS


AM postupci

Područja primjene AM postupaka (izvor: Wohlers Report 2012 )


Aditivna proizvodnja

Primjena – potrošački proizvodi (sport, glazba, elektronika)


Aditivna proizvodnja Primjena- potrošački proizvodi

(igračke)


Aditivna proizvodnja Primjena - potrošački proizvodi (nakit, zlatarstvo)



Primjena – potrošački proizvodi (rasvjeta)



Primjena – potrošački proizvodi

(tekstilna industrija)



Primjena potrošački proizvodi (obuća)



Primjena u automobilskoj industriji



Primjena u medicini i stomatologiji



Primjena u

strojarstvu



Primjena u arhitekturi



Koji aparat za kavu je izrađen klasičnim postupkom,a koji aditivnim postupcima?


Literatura Pilipović, A.: Utjecaj parametara izrade na svojstva polimernoga prototipa,

doktorski rad, FSB, Zagreb, 2012.

Godec, D.: Utjecaj hibridnog kalupa na svojstva injkecijski prešanog plastomernog otpreska, doktorski rad, FSB, Zagreb, 2006.

Liou, F.W.: Rapid Prototyping and Engineering applications: A Toolbox for Prototype Development, 2008.

Wohlers, T.T.: Wohlers Report 2012 – Additive Manufacturing, State of the Industry Annual Worldwide Progress Report, Wholers Associates, Inc., Colorado, 2012.

Gebhardt, A.. Understanding Additive Manufacturing, Rapid Prototyping – Rapid Tooling – Rapid Manufacturing, Carl Hanser Verlag, Munich, 2012.

Gibson, I., Rosen, D.W., Stucker, B.: Additive Manufacturing Technologies: Rapid Prototyping to Direct Digital Manufacturing, Springer, 2010.

Pilipović, A.: Postupci brze proizvodnje kalupa, seminar iz kolegija Tehnologija ljevanja, FSB, Zagreb, 2007.


Hvala na pažnji

17f Ana Pilipovic AdTec_SME_IPA_project ...

Documents

Transcript of 17f Ana Pilipovic AdTec_SME_IPA_project ...