книги / Основы САПР. CAD CAM CAE

Аэрозольное металлическое литье (spray metal molding) применяется для изго­

товления форм для мелкосерийного литья прототипов под давлением. Модель

монтируется на металлической или деревянной основе, создаются линии разъе­

ма. Обычно модель разделяется на две половины (если она не была изначально

изготовлена разъемной) глиняной или деревянной перегородкой. Затем она по­

крывается тонким слоем высокотемпературной изоляции, например печной эма­

ли, и разделительным составом, таким как поливиниловый спирт. После этого на одну половину прототипа наносится металлический аэрозоль. Далее оболочка окружается стенками, образующими ящик, в который заливается эпоксидная смола. Внутри ящика вдоль оболочки проводятся линии охлаждения, которые обеспечивают надлежащую температуру и предотвращают растресюшание. Ящик

с оболочкой заливается эпоксидной смолой, после чего все вместе переворачива­

ется вверх дном и переГородка удаляется. Пока что готова только половина формы.

Тот же самый процесс необходимо примелить к необработанной стороне модели. Когда это будет сделано, половины разделяются по линии разъема, и оригиналь­

ная модель извлекается. Получается форма, состоящая из двух частей. Такая

форма позволяет отлить под давлением до 1000 деталей, в связи с чем идеаль­

ным способом создания прототипа для данного процесса является ламини­

рование. Процесс аэрозольного металлического литья с использованием модели,

выполненной методом быстрого прототипирования, иллюстрирует рис. 12.17.

Вулканизационное литье из силиконовой резины при комнатной температуре

(room temperature vulcanizing-., RTV) -быстрый и недорогой процесс, приме­

няемый для со~дания пластиковых компонентов. В этом процессе прототип ис­

пользуется в «положительной~ форме окончательной детали. К прототипу при­

соединяется вертикальный литник (обычно с помощью суперклея), литник и

прототип промываются не оставляющей ворсинок тряпкой, смоченной изопро­

пилоным спиртом, а затем их осторожно подвешивают внутри чистого ящика из

гофрированной бумаги. В ящик заливается силиконовый материал, полностью покрывая прототип. После этого все вместе - ящик, неотвержденный материал,

прототип и литник - помещается в вакуумную камеру и дегазируется при ком­

натной температуре. Это делается для того, чтобы избавиться от содержащихся в

материале пузырьков воздуха, которые могут привести к дефектам поверхности

формы, если окажутся на границе между прототипом и материалом. После над­ лежащей дегазации материала (длящейся около пяти минут) все сооружение по­

мещается в термостабилизированную печь и сушится в течение приблизительно

четырех часов при температуре 50 °С.

Процесс сушки при вулканизационном литье является экзотермическим, поэто­

му форму необходимо медленно охлаждать до комнатной температуры (пример­ но в течение часа), чтобы свести к минимуму искажения. После этого форма с

прототипом извлекается из ящика и разрезается скальпелем, в результате чего

обр;1зуется поверхность разъема. Практика показывает, что в действительности

лучше намеренно делать разрез <<волнистым~ ближе к краю формы, но значи­

телыю более гладким вблизи прототипа. В результате взаимное положение вы­

пуклостей и вогнутостей каждой из половин формы будет точно определено (рис. 12.18). Процедура вулканизационного литья из силиконовой резины изо­ бражена на рис. 12.19.

Фотоэластическое тестирование

Механические напряжения и растяжения в физическом компоненте можно оп­

ределить при надлежащих условиях путем фотоэластического тестирования

(photoelastic testing). В основе этого метода лежит временное днулучепреломле­

ние прозрачного материала, подвергнутого определенной нагрузке. Свойством

днулучепреломления обладает ряд пластических материалов. Днулучепреломле­ ние - это характеристика, проявляющаяся при облучении тестового образца по­

ляризованным белым или монохроматическим светом и состоящая в том, что

один падающий луч разделяется на два, в которых световые колебания взаимно

перпендикулярны. Если тестовый материал прозрачен и демонстрирует адекват­ ное двулучепреломление, направления результирующих лучей будут соответст­

вовать направлениям главных механических напряжений. К счастью, прототи­

пы, изготовленные методом стереолитографии из эпоксидной смолы (например,

SL 5170 и LMB 5353-1 от Ciba-Geigy), обладают высокой степенью прозрачно­

сти и близки по своим характеристикам к тестовым образцам из смолы Araldite,

широко используемой для фотоэластического тестирования. Различные произ­

водители, такие как Ciba-Geigy, Alleid Signal и DuPont, протестировали букваль­

но тысячи потенциальных формул смол для этой цели. На сегодняшний день лишь около 20 смол удалось коммерчески использовать для стереолитографии. То, что этот метод не получил широкого распространения, свидетельствует о

трудности одновременного выполнения всех требований фотоэластического тес­

тирования: оптическогодвулучепреломления, оптической прозрачности,линей­ ной зависимости порядка интерференции от приложенной силы и постоянства

фотоэластического коэффициента [77].

Медицинские модели

Объединение технологий сканирования из области медицины и быстрого прото­ типирования из области проектирования позволяет теперь работать с данными анатомических изображений совершенно по-иному, чем это было возможно

раньше. На основе данных компьютерной томографии и магнитно-резонансной

интроскопии можно изготавливать методом быстрого прототипирования копии

различных элементов человеческой анатомии. Имеется ряд коммерческих про­

грамм, способных преобразовьшать данные изображений в SТL-файл. Модели человеческих органов или костей, полученные методом быстрого прототипиро­

вания, могут использоваться следующим образом.

QВ качестве средства оперативного планирования. С помощью быстро изготов­

ленной модели хирург сможет лучше понять анатомические отклонения, что

позволит ему более эффективно планировать даже самые сложные хирурги­

ческие манипуляции.

QВ качестве средства хирургического моделирования сложных восстановитель­ ных процедур. Хирургические процедуры теперь можно реалистично смоде­

лировать на быстро изготовленных моделях, заменяющих объект операции.

Модели изготавливаются из материала, близкого по своим свойствам к кости,

поэтому хирурги могут отрепетировать план операции, используя те же са­

мые инструменты, что и в операционной. Модели можно также стерили­

зовать для нспользовання в качестве наглядного образца при операции. Это