Автоматизированное создание прототипов проектируемых изделий

Методы автоматизированного создания прототипов проектируемых изделий

предназначены для получения реальных моделей изделий с помощью их компьютерных моделей за короткое время с целью проверки их работоспособности перед запуском в производство, а также с целью непосредственного использования этих моделей в производстве изделий (например, в качестве моделей литейных форм).

Принцип создания прототипа изделия заключается в разработке трехмерной модели изделия и представлении ее в виде отдельных поперечных двухмерных профилей, так называемых, срезов малой толщины (0,1-0,5 мм). Параметры каждого среза последовательно передаются в систему ЧПУ специального комплекса, с помощью которого формируется реальная модель каждого среза, набор которых образует реальную модель изделия – его прототип. Создание прототипа осуществляется на специальном основании (подложке), которое после изготовления каждого среза опускается на толщину среза.

Способы изготовления прототипов изделий:

- стереолитографии;

- покрытие твердой массой;

- из слоев специальной бумаги или фольги;

- селективное спекание с помощью лазера;

- наплавлением.

Способом стереолитографии прототип изготавливается на подложке в емкости, заполненной жидким полимером (так называемым, фотополимером), который затвердевает под воздействием лазерного луча (рис.11.12). Лазер установлен рабочем органе, управление перемещением которого осуществляется от системы ЧПУ. Программа перемещения лазера составляется на основании сечений отдельных слоев трехмерной твердотельной модели изделия. Лазер сканирует очередной слой, в результате чего на этом участке полимер затвердевает, после чего подложка опускается на толщину среза и этот процесс выполняется для последующего сечения до тех пор, пока не будет изготовлен прототип.

Рис.11.12. Схема создания прототипа способом стереолитографии.

Создание прототипа способом покрытия твёрдой массой включает выполнение двух параллельных процессов: создание маски и нанесение слоя фотополимера (рис.11.13.).

Рис.11.13. Схема создания прототипа способом покрытия твердой массой.

Создание маски осуществляется для каждого среза трехмерной твердотельной модели методом электростатического осаждения материала, не прозрачного для прохождения ультрафиолетового излучения на прозрачную пластину маски. Затем на подложку наносится жидкий полимер затвердевающий под влиянием ультрафиолетового излучения. Пластина с маской помещается над подложкой с фотополимером и осуществляется освещение фотополимера ультрафиолетовым излучением через маску, в результате чего освещенный участок фотополимера затвердевает. Затем незатвердевший фотополимер удаляется.

Принцип создания прототипа из слоёв специальной бумаги или фольги показан на рис.11.14.

Рис. 11.14. Схема способа создания прототипа из слоёв специальной фольги.

Каждый слой создается путем подачи бумаги в рабочую зону, вырезания контура соответствующего среза лазерным лучем и склеивания его с предыдущим слоем путем обкатки горячим роликом. В качестве материала используются синтетическая, алюминиевая или керамическая фольга, ткань из углеродистого волокна.

Создание прототипа способом селективного спекания с помощью лазера (рис.11.15) заключается в последовательном нанесении слоев порошка из термопластичного материала и спекания каждого слоя под воздействием лазерного луча программно-управляемого лазера.

Рис.11.15. Схема способа создания прототипа способом селективного спекания.

В качестве порошковых материалов используются термопластичные материалы: термопласты, воск для точного литья, формопесок.

Принцип создания прототипов наплавлением (рис.11.16) заключается в создании каждого слоя наплавлением термопластичного материала с помощью нагреваемого сопла, перемещение которого осуществляется с помощью устройства с ЧПУ.

Рис.11.16. Схема создания прототипа способом наплавления.

В качестве материала используется термопластичная пластмасса, специальный воск для точного литья.