Моделирование методом наплавления

В процессе наплавлення каждый слой формируется путем выдавливания термопластичного материала, находящегося в жидком состоянии. Температура выдавливаемого материала незначительно превышает его температуру затвердевания. Деталь изготавливается путем последовательного наплавлення слоев. Этот процесс относительно прост, но его применение ограничено термопластичными материалами.

Применение быстрого прототипирования и изготовления

Область применения быстрого прототипирования и изготовления определяется достижимой точностью изготовления детали и механическими свойствами ис­пользуемого материала — растяжимостью, твердостью и прочностью на разрыв. Варианты применения можно разбить на три основные группы:

• прототипы для оценки проекта;

• прототипы для функциональной оценки;

• модели для дальнейшего производственного процесса.

Прототипы для оценки проекта

Современные системы твердотельного моделирования упрощают оценку проек­та благодаря наличию таких функций, как просмотр, затенение, вращение и уве­личение. Однако не подлежит сомнению, что оценка проекта производится более адекватно, когда конструктор может потрогать и подержать в руках физический прототип конструкции. Даже несмотря на огромный опыт в чтении чертежей или CAD-изображений сложных объектов отчетливо представить себе, как будет выглядеть реальная деталь, — это до сих пор очень сложная задача. Такие особен­ности, как слепые отверстия, сложные внутренние каналы и поверхности слож­ной кривизны, зачастую приводят к трудностям в интерпретации. Сокращение количества ошибок, за счет улучшенной визуализации детали может быть значи­тельным. В частности, для эстетической оценки дизайна физический объект необходим.

Прототипы для функциональной оценки

Когда проект готов, конструктор должен удостовериться, что он обеспечивает выполнение всех функций, которые изначально предполагались. Простая функциональная оценка может включать проверку практичности сборки, кинемати­ческих и аэродинамических характеристик.

Ниже приведен перечень технологии производства, в которых в качестве шаблонов можно использовать прототипы, созданные методом быстрого прототнпирования:

• вулканизацнонное литье из силикона при комнатной температуре;

• вакуумное литье;

• формовое блочное литье;

• аэрозольное металлическое литье;

• литьевое прессование пластмасс;

• литье в песчаные формы из алюминия и черных металлов;

• литье по выплавляемым моделям;

• инструменты для электроэрознонпой обработки.

Какая из технологий окажется наиболее выгодной, зависит от размеров и геометрии прототипа, типа материала функционального компонента, требуемой точности и количества компонентов, которые необходимо изготовить.

Лекция 13 Виртуальная инженерия

Виртуальная инженерия (virtual engineering) — это имитационный метод, помогающий инженерам в принятии решений и управлении. Виртуальная среда пред­ставляет собой вычислительную структуру, позволяющую точно имитировать геометрические и физические свойства реальных систем. Виртуальная инжене­рия включает имитацию различных видов инженерной деятельности, таких как машинная обработка, сборка, управление производственными линиями, осмотр и оценка, а также процесс проектирования. Таким образом, виртуальная инже­нерия может охватывать весь цикл разработки и производства продукта. После того как смоделирована деталь, имитируется ее машинная обработка и сборка. Затем, также с помощью имитации, собранный прототип тестируется, и в его конструкцию вносятся необходимые изменения. Когда прототип одобрен, ими­тируется производственная система и ее функционирование. Прогнозируются также себестоимость и график поставок. В результате этих имитаций получается оптимизированный конечный прототип и производственные процедуры, на основе которых затем реализуется физическая система.

Виртуальная инженерия дает совершенно новый подход к инженерным задачам. Использовании имитации устранит необходимость в дорогостоящих физических прототипах и физических экспериментах. Время разработки коренным образом сократится, появится возможность проверить большее количество альтернативных вариантов конструкции, повысится качество конечного продукта. Виртуальная инженерия обеспечит также превосходный интерфейс для клиента, позволяя ему заранее увидеть трехмерную модель продукта и запросить конструктивные изменения. Можно будет построить прототип продукта, который недоступен, слишком опасен или слишком дорог для того, чтобы создавать его в реальности. Такая возможность будет неоценима в горной промышленности, где физические макеты стоят дорого, время разработки велико, продукты крайне сложны и требуется глубокая обратная связь от клиентов.