Download - 7 Nove Tehnologije
7. Nove tehnologije
7.1 Osnove novih tehnologija....................................................................................................17.1.1 Organizacija proizvodnje.........................................................................................................17.1.2 Postupci novih tehnologija......................................................................................................2
7.2 Brza proizvodnja..................................................................................................................27.2.1 Obradni sustavi........................................................................................................................27.2.2 Obrade velikim brzinama........................................................................................................27.2.3 Postupci odvajanja čestica.......................................................................................................37.2.4 Brza izrada prototipova...........................................................................................................37.2.5 Brza izrada alata....................................................................................................................147.2.6 Reverzno inženjerstvo...........................................................................................................16
7.3 Mikro proizvodnja.............................................................................................................177.3.1 Oblikovanje odvajanjem čestica............................................................................................177.3.2 Nano tehnologija....................................................................................................................177.3.3 Mikro elektronički elementi i sustavi....................................................................................187.3.4 Mikro elektro mehanički elementi i sustavi..........................................................................18
7.4 Procesi proizvodnje novih tehnologija...............................................................................197.4.1 Usporedba novih tehnologija.................................................................................................197.4.2 Greške novih tehnologija.......................................................................................................19
Literatura..................................................................................................................................19
Slika S-01.1 Proizvodi novih tehnologija
7.1 Osnove novih tehnologija
7.1.1 Organizacija proizvodnje Vrijeme do tržišta (Time to Market) – u fazi razvoja proizvoda izraženi su uvjeti:
nedorečeni ili brzo promjenjivi zahtjevi korisnika
zahtjevi vezani uz okoliš
kraći životni vijek proizvoda
niže cijene i stalni pritisak na troškove
zakonska ograničenja
Kašnjenje u tržišnoj zrelosti ("Market Maturity") proizvoda dovodi do neproporcionalno manjeg profita u usporedbi s troškovnim faktorima.
01. Uvod II 2
7.1.2 Postupci novih tehnologija
7.2 Brza proizvodnja
7.2.1 Obradni sustavi
7.2.2 Obrade velikim brzinama
7.2.3 Postupci odvajanja čestica U postupke obrade komada odvajanjem čestica spadaju:
kemijsko odvajanje čestica
elektrokemijsko odvajanje čestica
odvajanje čestica električnim izbojima
odvajanje čestica električnim izbojima sa žicom
odvajanje čestica zrakama lasera
odvajanje čestica mlazom elektrona
sječenje lukom plazme
odvajanje čestica ultrazvukom
odvajanje čestica mlazom vode
odvajanje čestica mlazom abraziva
7.2.4 Brza izrada prototipova Često se i 25% vremena razvoja proizvoda utroši na izradu prototipova.
smanjenje vremena razvoja poticano stalnim inovacijama i tržišnom borbom veća složenost proizvoda potreba za stvarnim modelima (unatoč velikih mogućnosti "prividne stvarnosti" –
"Virtual Reality") procjena oblika i dimenzija, određivanje funkcionalnosti, ergonomske studije, izrada uzoraka za kupca, fotografiranje proizvoda u marketinške svrhe, testiranje u zračnim tunelima
konvencionalna izrada modela je vremenski zahtjevna i često iziskuje veliki udio ručnog rada (vještine)
Rješenje: mobilizacija mogućih ušteda u vremenu i cijeni razvojem tehnika za generativnu izradu prototipova i proizvoda izravno iz CAD podataka.
Osnovna je ideja brzih izrada:
3 Strojarska tehnologija II
Brza izrada prototipova (RP – Rapid Prototyping) –izrada modela na temelju 3D CAD podataka, računalne tomografije ili na temelju podataka dobivenih digitaliziranjem.
Brza izrada alata (RT – Rapid Tooling) – izrada složenih alata, kalupa i oblika koji se potom koriste za izradu gotovih dijelova.
Brza proizvodnja (RM – Rapid Manufacturing) – tehnologija brze izrade prototipova se koriste za izradu proizvoda.
Integracija brze izrade prototipova i proizvoda (RP&M – Rapid Prototyping and Manufacturing) podrazumijeva primjenu računala i odgovarajućih CAx aplikacija u svim fazama razvoja proizvoda i proizvodnje.
Oblikovanje u tekućinama
Oblikovanje s prahovima
Oblikovanje s krutinama
1. Model se oblikuje uz korištenje pogodnog softvera (npr. I-DEAS, Catia, Solidworks, Pro/Engineer).
2. Dobivena datoteka modela se konvertira u stl format.
3. Prototip se izrađuje slaganjem slojeva odozdo na gore.
4. Nakon formiranja komada s njega se uklanja višak materijala, te se brusi ili polira kako bi se dobila željena kvaliteta površine.
01. Uvod II 4
Kod nekih se proizvoda serije kreću do nekoliko stotina, nekoliko tisuća, a u posljednje vrijeme i nekoliko desetaka tisuća.
Tehnologije brze izrade su ekonomičnije od usporedivih konvencionalnih kada je: oblik prototipa složeniji manjih dimenzija potrebno izraditi vrlo složene oblike u vrlo kratkom vremenu
Područja su primjene: vizualizacija dizajna provjera oblika i sklapanja funkcionalni prototipovi izrada alata proizvodnja
5 Strojarska tehnologija II
(a) stereolithography model of cellular phone, (b) parts form fused-deposition modeling, (c) parts form three-dimensional printing
Slika S-01.1 Dijelovi izrađeni postupkom brze izrade prototipova
01. Uvod II 6
Stereolitografija
The computational steps in producing a stereolithography file. (a) Three-dimensional description of each part. (b) The part is divided into slices (only one in 10 is shown). (c) Support material is planned. (d) A set of tool directions is determined to manufacture each slice. Also shown is the extruder path at section A-A from (c) for a fused-deposition-modeling operation.
(a) Schematic illustration of the fused-deposition-modeling process. (b) The FDM 5000, a fused-deposition-modeling machine. Source: Courtesy of Stratysis, Inc.
7 Strojarska tehnologija II
a) A part with a protruding section which requires support material. (b) Common support structures used in rapid-prototyping machines. Source: P. F. Jacobs, Rapid Prototyping & Manufacturing: Fundamentals of Stereolithography. Society of Manufacturing Engineers, 1992.
Manufacturing steps for investment casting that uses rapid-prototyped wax parts as blanks. This method uses a flask for the investment, but a shell method also can be used.
Stereolitografija
Schematic illustration of the stereolithography process
01. Uvod II 8
9 Strojarska tehnologija II
Selektivno lasersko sinteriranje
Schematic illustration of the selective-laser-sintering process.
01. Uvod II 10
Proizvodnja laminarnih izradaka
(a) Schematic illustration of the laminated-object-manufacturing process. (b) Crankshaft-part examples made by LOM.
11 Strojarska tehnologija II
01. Uvod II 12
Taloženje rastaljenog materijala
13 Strojarska tehnologija II
3D printanje
Schematic illustration of the three-dimensional-printing process.
Three-dimensional-printing using (a) part-build, (b) sinter, and (c) infiltration steps to produce metal parts. (d) An example of a bronze-infiltrated stainless-steel part produced through three-dimensional printing.
A fitting required for a helicopter fuselage. (a) CAD representation with added dimensions. (b) Dies produced by three-dimensional printing. (c) Final forged workpiece.
01. Uvod II 14
7.2.5 Brza izrada alata
15 Strojarska tehnologija II
Oblikovanje sinteriranjem
Oblikovanje laminirnjem
Proizvodnja laminarnih izradaka
Taloženje rastaljenog materijala
3D printanje
01. Uvod II 16
7.2.6 Reverzno inženjerstvo
Digitalizacija originala
Zadaća je reverzibilnog inženjerstva (RE – Reverse Engineering) umnožavanje postojećeg dijela, sklopa ili cijelog proizvoda, kada crteži, tehnička dokumentacija ili računarski model. nisu dostupni.
Pogodnom hardverskom opremom i softverom se prikupljaju podaci o aktualnom objektu i obradom podataka dobiva CAD model.
Većina sustava za digitalizaciju 3D objekata radi s oblakom točaka. Posebni algoritmi se koriste za kreiranje mreže poligona nad ovim oblakom točaka, ali takvi poligonalni modeli nisu pogodni za daljnji rad u CAD sustavima.
Zato je često potrebno pretvoriti poligone u povoljnije geometrijske entitete, kao što su NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) površine.
17 Strojarska tehnologija II
7.3 Mikro proizvodnja
7.3.1 Oblikovanje odvajanjem čestica
Kemijsko odvajanje čestica
Elektrokemijsko odvajanje čestica
Odvajanje čestica električnim izbojima
Odvajanje čestica električnim izbojima sa žicom
Odvajanje čestica zrakama lasera
Odvajanje čestica mlazom elektrona
Sječenje lukom plazme
Odvajanje čestica ultrazvukom
Odvajanje čestica mlazom vode
Odvajanje čestica mlazom abraziva
7.3.2 Nano tehnologija
01. Uvod II 18
7.3.3 Mikro elektronički elementi i sustavi
7.3.4 Mikro elektro mehanički elementi i sustavi
A gyroscope sensor used for automotive applications that combined mechanical and electronic systems. Perhaps the most widespread use of MEMS devices is in sensors of all kinds. Source: Courtesy of Motorola Corporation.
Schematic illustration of bulk micromachining. (1) Diffuse dopant in desired pattern. (2) Deposit and pattern masking film. (3) Orientation-dependent etching (ODE) leaves behind a freestanding structure.
19 Strojarska tehnologija II
Schematic illustration of the steps in surface micromachining: (a) deposition of a phosphosilicate glass (PSG) spacer layer; (b) etching of spacer layer; (c) deposition of polysilicon; (d) etching of polysilicon; (e) selective wet etching of PSG, leaving the silicon and deposited polyilicon unaffected.
Microlamp
Figure 29.4 A microlamp produced from a combination of bulk and surface micromachining technologies. Source: Courtesy of K.R. Williams, Agilent Technologies.
7.4 Procesi proizvodnje novih tehnologija
7.4.1 Usporedba novih tehnologija
7.4.2 Greške novih tehnologija
Literatura 1. Kolumbić Z., Tomac N.: Materijali – podloge za diskusiju; Sveučilište u Rijeci;
Filozofski fakultet, Odsjek za politehniku, Rijeka 2005; http://www.ffri.hr/~zvonimir/.