Rapid prototyping

Rapid prototyping

Rapid prototyping je skupina technologií pro rychlou výrobu dílů, které jsou plně funkční a svými mechanickými vlastnostmi se blíží finálnímu výrobku, který mohou dokonce nahradit. Mezi tyto technologie, které v široké míře v Evektoru využíváme, patří technologie vakuového lití a 3D tisk technologií FDM.

3D tisk technologií FDM

Moderní technologie výroby prototypových dílů, vhodná pro výrobu jednotlivých dílů. Výroba přímo z 3D dat - trvání výroby v řádu hodin nebo desítek hodin. Výsledkem je plně funkční prototypový díl.

Vakuové lití

Výroba malosériových prototypových nebo finálních dílů v jednotkách desítek nebo i stovek kusů. Rychlost výroby je v řádu jednotek dnů - závisí na počtu vyráběných kusů a na velikosti a složitosti dílů.

3D optické skenování

Rychlá kontrola vyrobených dílů nebo převedení fyzických dílů do digitálních dat. Vhodná metoda pro rekonstrukci dílů např. metodou reverzního inženýrství.

3D tisk technologií FDM

Jedná se o velmi moderní a progresivní technologii výroby prototypových dílů. Je vhodná zejména pro výrobu jednotlivých dílů a je možné vyrobit i nerozebiratelné pohyblivé spojení dvou dílů. Vytvoření dílů probíhá přímo z dodaných 3D modelů, které naši pracovnící připraví pro 3D tisk. Vlastní vytištění dílů trvá, v závislosti na jejich velikosti a složitosti, řádově od několika hodin až po několik desítek hodin.
Využitím technologie 3D tisku metodou FDM lze ušetřit až 80% nákladů na výrobu prototypových dílů - míra úspory závisí na velikosti a tvaru dílu a rovněž na typu původní výrobní technologie.

Příklady použití 3D tisku

Rapid prototyping - 3D tisk technologií FDM - držák pitotatické trubice

Držák pitotstatické hubice

Funkční prototypový díl nainstalovaný na letounu za účelem ověření při letových zkouškách. Kritický díl s ohledem na tuhost a přesnost.

Rapid prototyping - 3D tisk technologií FDM - mřížka vstupu vzduchu do motoru

Mřížka výstupu vzduchu

Výstupní mřížka byla nainstalována na letounu během letových zkoušek systému chlazení motoru. Rozměr mřížky: cca 350 x 230 mm.

Rapid prototyping - 3D tisk technologií FDM - prototyp rotorové hlavy

Funkční prototyp rotorové hlavy

Rotorová hlava byla sestavena z několika částí a vybavena dalšími součástkami vyrobenými klasickým výrobním procesem. Tato rotorová hlava sloužila k ověření konstrukčního konceptu.

Technologie FDM je zvláště vhodná

  • Pro výrobu funkčních prototypů plastových částí s mechanickými vlastnostmi, které se blíží reálnému výlisku
  • Pro díly, které se uplatní při výrobě maket a pohledových vzorků.

Možnosti a výhody technologie FDM

  • Touto technologií lze vyrobit téměř jakýkoliv tvar, včetně funkčních nerozebiratelných sestav.
  • Technologie umožňuje výrobu mechanizmů a jejich částí.
  • Rychlé vytvoření dílů z dodaných 3D modelů - obdržíte funkční část v rozmezí hodin až dnů (podle složitosti a velikosti součásti).
  • Materiály používané pro výrobu součástí metodou FDM jsou ABS plus, ABS-M30, PC (termoplastický polykarbonát) a ULTEM 9085.
  • FDM je moderní a velmi perspektivní technologie. Rádi Vás s ní seznámíme detailněji během Vaší návštěvy v Evektoru. Rovněž Vám předvedeme reálné součásti vyrobené touto technologií.

Technické parametry součástí vyrobených technologií FDM v Evektoru

  • Maximální rozměry součásti jsou 914 x 609 x 914 mm. Větší části mohou být vyrobeny lepením z menších částí. Přesnost a pevnost lepených částí je velmi vysoká.

Akceptujeme data v následujících 3D formátech

  • Catia V5, Catia V4, Pro/ENGINEER, STEP, IGES, VDA a STL (s dostatečnou přesností).

Specifikace použitých materiálů

ABS plus

ABS-M30

  • O 5 - 70% pevnější než standardní materiál ABS
  • Vyšší pevnost v tahu, odolnost proti nárazu a pevnost v ohybu
  • Pevnost spojení jednotlivých vrstev je podstatně vyšší - delší životnost částí
  • Víceúčelový materiál: vhodný pro výrobu funkčních částí
  • Specifikace materiálu ABS-M30 ke stažení - pouze anglicky (PDF)
PC (polykarbonát)

Termoplast ULTEM 9085

  • Certifikovaný termoplast třídy ST (flame, smoke, toxicity)
  • Chemicky rezistentní a odolný proti vysokým teplotám
  • ideální pro použití v dopravních prostředcích, jako např. v automobilech, letadlech, autobusech, vlacích, lodích, atd.
  • Specifikace materiálu ULTEM 9085 - pouze anglicky (PDF)

Mechanické vlastnosti výsledného výrobku z materiálu ABS plus

Hodnoty byly stanoveny zkouškou, která určila minimální teoretickou pevnost. Maximální pevnosti bylo dosaženo na definovaném průřezu. Tato pevnost není maximální pevností materiálu, která je až o 40% vyšší než u standardního ABS. Maximální pevnosti by bylo dosaženo na tenčím průřezu, kde by byla vlákna vrstvena jen ve směru namáhání. Vzhledem k tomu, že většina tvarových dílu (výlisků) má obecný tvar a neustále se mění směr vlákna v jednotlivých částech a také jsou použity nižší tloušťky stěny, bude se pevnost reálného výlisku pohybovat spíše v horní polovině rozmezí pevnosti stanoveném zkouškami.

  Pevnost v tahu Pevnost v ohybu
Norma zkoušky ČSN EN ISO 527-2 ČSN EN ISO 178
Zkušební vzorky Profil 10 x 4 mm Profil 10 x 4 mm, podpěry 64 mm
Vyřezáno z desky 26,1 MPa 48,7 MPa
FDM podélně** 27,0 MPa 55,5 MPa
FDM ve vrstvách*** 17,4 MPa 28,9 MPa
Pevnost modelu zhotoveného pomocí FDM oproti standardnímu ABS:
V tahu 60% - 114% (140%)  
V ohybu 67% - 103% (140%)  
Teplotní odolnost 82°C (bez zatížení až 96°C)  
Model je při tisku ustavován s ohledem na: 1. Požadovanou pevnost
2. Požadovanou kvalitu povrchu
3. Čas tisku a cenu modelu

** Ve směru vlákna
*** Ve směru odtržení jednotlivých vrstev od sebe

Vakuové lití

Technologie vakuového lití je vhodná pro výrobu malých sérií prototypových a finálních dílů, a to v jednotkách desítek nebo dokonce stovek kusů. Přesnost takto vyrobených dílů je srovnatelná s přesností dílů vyrobených technologií vstřikování plastů, avšak odpadají náklady na výrobu kovové vstřikovací formy. Rychlost výroby je v řádu jednotek dnů - závisí na počtu vyráběných kusů a na velikosti a složitosti dílů.

Princip vakuového lití

  • Nejprve je vyroben tzv. master model – k jeho výrobě používáme 3D tisk pomocí technologie FDM. Jako master model se však může použít díl dodaný zákazníkem.
  • Master model se zalije do silikonu a po jeho vyjmutí je vytvořena forma pro lití, která je vícenásobně použitelná.
  • Lití probíhá ve vakuové komoře – pro lití je použit speciální dvousložkový materiál na bázi polyuretanové pryskyřice.

Vhodné použití

  • Výroba plastových prototypových dílů
  • Díly pro rozměrové a funkční zkoušky
  • Designové studie
  • Malosériová výroba náhradních dílů, pro které již není dostupné původní výrobní zařízení

Přednosti technologie vakuového lití

  • Možnost odlévání tvarově složitých dílů, tenkostěnných dílů nebo dílů s negativními úkosy
  • Výroba malých sérií prototypových a finálních dílů (desítky až stovky kusů)
  • Příznivé náklady na výrobu ve srovnání se vstřikováním plastů – není nutné vyrábět kovové formy
  • Velmi rychlá výroba – v řádu dnů
  • Přesná výroba srovnatelná s přesností dílů vyrobených metodou vstřikování plastů
  • Široké možnosti finální povrchové úpravy

Technické zařízení

  • Ve firmě Evektor disponujeme zařízením MK Vacuum Casting Chamber System II od firmy MK Technology:
  • Maximální hmotnost vyráběného dílu: 6 000 g

3D optické skenování

3D optické skenování je v podstatě převedení fyzického objektu do počítačových dat za použití 3D skeneru. V porovnání s dotykovými měřícími systémy optický skener snímá najednou celou plochu. Po nasnímání objektu vytvoří počítačový model a umožní tak jeho následný export do různých datových formátů. Další funkcí optického skenování je porovnání fyzického objektu s teoretickým CAD modelem a vyhodnocení odchylek tvaru a polohy.

Přednosti optického skenování

  • Okamžité vytvoření CAD modelu z nasnímaných dat
  • Vysoké rozlišení a přesnost
  • Mobilita měřícího zařízení
  • Vyhodnocení odchylek od CAD dat dodaných zákazníkem, získání řezů apod.
  • Export dat do různých formátů
  • Možnost kombinace s metodami Rapid prototyping nebo s CAM systémy
  • Flexibilita - lze měřit objekty od několika milimetrů do několika metrů
  • Hmotnost a velikost měřeného objektu je prakticky neomezená
  • Po úpravě povrchu lze měřit i lesklé a průhledné objekty

Vhodné použ​ití

  • Digitalizace objektů, ke kterým nejsou k dispozici výrobní podklady
  • Rozměrová a tvarová kontrola objektů
  • Rekonstrukce poškozených objektů

Nabídka služeb optického skenování

  • Digitalizace objektů
  • Vyhodnocení kvality CAD dat zákazníka
  • Rekonstrukce objektů a následné vytvoření modelu pomocí FDM technologií
  • Měření u zákazníka