Zachodzące zmiany w przemyśle każdy z nas doskonale widzi:

• coraz większa automatyzacja i robotyzacja
• skrócenie czasu wprowadzania nowych produktów na rynek
• dostosowanie produktu spersonalizowanego pod klienta
• wykorzystywanie nowych metod wytwarzania

Rysunek 1 Pilot gazu „tradycyjny” i wydrukowany

Projektowani części dedykowanych pod druk 3d wymaga od konstruktora pewnej zmiany podejścia. Modelując części w tradycyjny sposób, patrzy się na nie przez pryzmat funkcjonalności i możliwości wykonania. Dlatego niektóre bardziej skomplikowane części musiały być projektowane jako złożenia, gdyż konwencjonalne metody wytwarzania nie pozwalały na uzyskanie żadnego kształtu. Możliwości druku 3d zmieniają to podejście. Na poniższym zdjęciu widać fragment turbiny produkującej prąd, jest to pilot dopływu gazu. Ze wzglądu na warunki, w jakich część musi pracować – wysoka temperatura i szkodliwe gazy – musiały zostać zastosowane odpowiednie powłoki ochronne.

Cały pilot składał się z trzynastu części. Do ich połączenia w jedno urządzenie wykorzystano szesnaście spoin. Dzięki zastosowaniu druku została uproszczona konstrukcja, do jednej części. Ponieważ drukowanie odbywa się warstwa po warstwie, można zastosować odpowiednio ułożone kanały chłodzące, umożliwiające wyeliminowanie, w tym konkretnym przypadku, powłok ochronnych.

Rysunek 2 Modele do druku i „tradycyjny”

Oprogramowanie NX dostarcza szereg narzędzi pozwalających na projektowanie części dedykowanych pod druk. Jednym z takich instrumentów jest optymalizacja topologii (Topolgy Optymization). Konstruktor wyznacza przestrzeń roboczą, definiując mocowania, elementy które należy pominąć oraz określa siły, jakie projektowa część ma przenieść. Po zdefiniowaniu materiału program wykorzystując Metodę Elementów Skończonych wyliczy optymalny kształt części. Na poniższym rysunku widać kolejne etapy optymalizacji topologii.

Rysunek 3 Kolejne etapy optymalizacji topologii

NX umożliwia edycję zaproponowanego kształtu. Może się okazać, iż geometria wyliczona przez program pomija jakiś ważny fragment lub konstruktor w wyznaczaniu przestrzeni roboczej zapomniał o jakimś newralgicznym fragmencie. W takiej sytuacji możliwe jest wykorzystanie funkcji Realize Shape.Poza edycją zoptymalizowanego kształtu, funkcjonalność ta pozwala tworzyć skomplikowane geometrie bez wykorzystania szkiców. Konstruktor dodaje kształt startowy, np. walec, i dzieląc ścianki na mniejsze fragmenty tworzy pożądaną geometrię.

Rysunek 4 Projektowanie pojazdu z wykorzystaniem Realize Shape

Kolejnym narzędziem przyspieszające projektowanie jest możliwość stosowana modelowania conwergentnego (Convergent Modeling). Funkcjonalność ta umożliwia połączenie pracy tradycyjnego modelowania z plikami pochodzącymi z formatu .stl. Konstruktor nie musi odtwarzać geometrii wykorzystując narzędzia inżynierii odwrotnej, ale może wykorzystać kształt zeskanowanego elementu do „odciśnięcia” go na projektowanej części (rys. 5).

Rysunek 5 Spersonalizowane wzmocnienie rzepki powstałe z wykorzystaniem Convergent Modeling

Technologia siatki 3D (Lattice Structure) w znaczący sposób zmniejsza wagę projektowanych komponentów. Możliwe jest wybieranie pomiędzy wieloma typami komórek. Szeroki zakres parametryzacji wielkości komórki daje możliwość dostosowania kształtu do aktualnych potrzeb. Siatka może być tworzona jako wypełnienie przestrzeni wewnątrz modelu lub jako kształt leżący na dowolnej powierzchni.

Rysunek 6 Model z siatką lattice

Druk 3d daje większą swobodę w projektowaniu części, jednak ma też pewne ograniczania. W programie NX znajdują się narzędzia umożliwiające sprawdzenie,czy zaprojektowaną część uda się wydrukować. Można weryfikować części pod kątem:

• minimalnej grubości ścianki
• ścianek, które będą wymagały podparcia podczas wydruku, kąty przewieszenia
• temperatury wydruku, aby nie przegrzać tworzonej części
• definiowania optymalnej orientacji wydruku
• szybkiego policzenia objętości drukowanych części i sprawdzenia, czy zmieszczą się one w przestrzeni roboczej drukarkiRysunek 7 Optymalna orientacja wydrukuCzęści wydrukowane w technologii 3D często wymagają dodatkowych operacji obróbkowych w celu uzyskania wysokiej jakości wykończenia powierzchni i dokładności wymiarowej. Dzięki zintegrowanym w ramach NX możliwościom w zakresie komputerowego wspomagania produkcji (CAM), możliwe jest wykorzystywanie tego samego modelu 3D części do stworzenia precyzyjnych ścieżek narzędzi do wykańczania części drukowanych za pomocą obrabiarek sterowanych numerycznie (CNC). Dokładność gotowych części może być kontrolowana za pomocą współrzędnościowych maszyn pomiarowych (CMM).
  Opracował: Piotr Szymczak

  Więcej informacji o wykorzystaniu NX dla druku 3D można uzyskać pisząc na adres: web@gmsystem.pl

   

  Źródło: GM System