TEMATYCZNE ZESTAWIENIE DOKUMENTACYJNE

Transkrypt

1 INSTYTUT ZAAWANSOWANYCH TECHNOLOGII WYTWARZANIA Praca dofinansowana przez Unię Europejską TEMATYCZNE ZESTAWIENIE DOKUMENTACYJNE SZYBKIE WYKONYWANIE PROTOTYPÓW (Rapid Prototyping, Rapid Tooling) Zasięg chronologiczny: Zasięg językowy: eng, fre, ger, pol, rus Liczba pozycji: 338 Liczba stronic: 80 Data opracowania: marzec 2010 Opracowała: mgr Joanna Kapusta INSTYTUT ZAAWANSOWANYCH TECHNOLOGII WYTWARZANIA THE INSTITUTE OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGIES Kraków, ul. Wrocławska 37a, tel , tel. dyr , fax

2 1. Balbach J.: Der Laser als Werkzeug. Wirtschaftliche Einsatzbereich von Laserbearbeitungsanlagen. Laser jako narzędzie. Ekonomiczny zakres zastosowania urządzeń laserowych. VDI-Z, 1990, nr IV (Special), s Artykuł zawiera ogólne omówienie urządzeń do obróbki laserowej, dobór tych urządzeń w zależności od zadań technologicznych. Zagadnienia kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych w zależności od realizowanej obróbki. Omówienie kilku typów obrabiarek laserowych. Liczba sterowanych osi, sposoby programowania, zrobotyzowane prowadzenie narzędzia laserowego. Nowe rozwiązania laserów i zastosowania techniki laserowej, system Lasercav na bazie centrum obróbkowego, stereolitografia laserowa. 2. Catherin J.-Y.: Stéréolithographie: les premiers utilisateurs. Stereolitografia: pierwsi użytkownicy. Tech.et Equip.de Prod., 1990, nr 6, s Przedstawiono doświadczenia trzech firm francuskich świadczących usługi w zakresie stereolitografii, tj. połączenia systemu CAD ze stanowiskiem laserowym, na którym powstaje model projektowanej części, wykonany z tworzywa sztucznego utwardzanego warstwowo. Po metalizacji, uzyskany w ten sposób model prototypu może być poddawany badaniom. Prace w dziedzinie stereolitografii mają na celu dobór odpowiednich wysokowytrzymałych tworzyw. Stosowane urządzenia SLA produkuje amerykańska firma 3D Systems. Kierunki rozwoju stereolitografii. 3. Kochan A.: Chicago: une demonstration japonaise. Chicago: japoński pokaz. Tech.et Equip.de Prod., 1990, nr 12, s Tendencje rozwojowe japońskiego przemysłu obrabiarkowego na tle wystawy IMTS '90 w Chicago. Firmy japońskie proponują modułowe rozwiązania elastycznych gniazd produkcyjnych umożliwiające stopniowe wprowadzanie gniazd w przedsiębiorstwach, a następnie ich rozbudowę. Produkowane gniazda cechują się wysokim współczynnikiem wykorzystania, służą do obróbki różnorodnych przedmiotów. Przykłady elastycznych gniazd obróbkowych, systemów sterowania elastycznym procesem produkcji. Gniazda elastyczne produkcji amerykańskich firm KT Swasey i Cincinnati Milacron. Zastosowanie stereolitografii w procesie projektowania trójwymiarowego. Wykorzystanie lasera. 4. Lauvige O.: Autofact 90 joue l'integration. Autofact 90 stawia na integrację. Tech.et Equip.de Prod., 1990, nr 14, s Rozwój systemów wspomaganego komputerem projektowania części mechanicznych zmierza do integracji CAD ze wspomaganym komputerowo sporządzaniem rysunków technicznych, obliczaniem struktury wyrobów projektowanych, z symulacją i prototypowaniem metodą stereolitografii. Na wystawie Autofact 90 prezentowano oprogramowanie różnych firm (Thomson Digital Image, Cisigraph, Johnson Controls) procesu projektowania wyrobu, od wykonania jego rysunku do prototypu. Dalsze prace mają na celu integrację z systemami CAM. 5. Miska K.H.: Looking at lasers. Rzut oka na lasery. Manuf.Eng., 1990, t. 104, nr 1, s Krótkie podsumowanie wiadomości o podstawowych grupach laserów, tj. na bazie CO 2 i laserów YAG. Omówienie osiągnięć firm amerykańskich i japońskich w budowie obrabiarek i nowości w tej dziedzinie. M.in. sprzężenie 32-bitowego procesora CNC z technologią lasera CO 2, lasery CO 2 o nowym kształcie wiązki promieniowania. Możliwości integracji laserów do produkcji automatycznej i sprzężenia z systemami CAD/CAM oraz zastosowania laserów w nowym procesie zwanym stereolitografią do szybkiej produkcji prototypów i modelowania. 1

3 6. Ashley S.: Rapid prototyping systems. Systemy szybkiego wykonywania prototypów. Mechan.Eng., 1991, t. 113, nr 4, s Na przykładzie fabryki Ford Motor wykazano jak szybkie wytwarzanie modeli i prototypów z tworzyw sztucznych na podstawie danych CAD umożliwia zwiększenie wydajności produkcji. Omówiono różne metody wytwarzania modeli z tworzyw sztucznych ujęte w 2 głównych grupach: krzepnięcie fotopolimerów w trójwymiarowym systemie (w tym techniki stereolitografii) oraz techniki laserowe Quadrax. Omówiono różne materiały stosowane do wykonywania modeli (w tym nowe żywice fotopolimerowe). Problemy związane z projektowaniem modeli w poszczególnych firmach, prowadzone badania oraz trendy rozwojowe. 7. Electrical machining opens up new application areas. Obróbka elektryczna otwiera nowe możliwości zastosowań. Mach.a.Prod.Eng., 1991, t. 149, nr 3810, s Kierunki rozwoju konstrukcji i możliwości funkcjonalnych obrabiarek laserowych i elektroerozyjnych na podstawie 9 EMO. Dążenie do zwiększenia elastyczności działania oraz możliwości obróbkowych obrabiarek laserowych i elektroerozyjnych oraz do poprawy warunków BHP przy ich obsłudze. Parametry techniczne i cechy konstrukcyjno-funkcjonalne obrabiarek. Omówiono możliwości laserów do tzw. płytkiego frezowania i obróbki przestrzennej w oparciu o dane z systemu CAD, zastosowanie EDM do obróbki krzywek wałów krzywkowych, roboty zintegrowane z EDM, zastosowanie stereolitografii do produkcji elektrod. 8. Kühne V., Salm T.: Trotz vieler Schnittstellen schnell zum Prototyp. Mimo wielu interfejsów prędko do prototypu. ZWF, 1991, t. 86, nr 7, s Omówiono obecne tendencje w konstruowaniu, zmierzające do przyspieszenia procesu otrzymania modeli i prototypów oraz do umożliwienia łatwego wprowadzania zmian konstrukcyjnych. Opisano moduł geometryczny Qform stosowany w systemie CAD dla opracowania komputerowych modeli przestrzennych. Opisano nowe rozwiązania wprowadzane przy sporządzaniu prototypów, w szczególności metodę stereolitograficzną. Omówiono powiązanie tej metody poprzez interfejs Unigraphics dla sporządzania przekrojów komputerowych. Możliwości wykorzystania metody stereolitografii w odniesieniu do wyrobów złożonych. 9. Lauvige O.: CAO: passez plus vite aux prototypes. CAD: szybsze przejście do prototypów. Tech.et Equip.de Prod., 1991, nr 16, s Sytuacja rynkowa wymaga coraz szybszego projektowania części o bardziej złożonych kształtach, a także szybkiego prototypowania. W USA stosuje się szybkie prototypowanie w pracowniach projektowych, Desktop Manufacturing, co eliminuje czasochłonne obliczanie trajektorii narzędzi, prędkości obróbki. Model fizyczny uzyskuje się bezpośrednio z systemu CAD poprzez interfejs SLA. Do wykonania modelu stosuje się metody tradycyjne (np. obróbka za pomocą sprzęgniętej z komputerem frezarki) oraz metody niekonwencjonalne (stereolitografia, fotokopiowanie 3D). Przykłady systemów szybkiego prototypowania. 2

4 10. Bags H.: Il laser per la fabbricazione di modelli e prototipi. Laser do produkcji modeli i prototypów. Macchine, 1992, t. 47, nr 3, s W elektronice, przemyśle lotniczym i samochodowym dąży się do skrócenia czasu projektowania części. Zaproponowano metodę modelowania laserowego, w której laser, wykorzystując dane z systemu CAD, w krótkim czasie buduje model trójwymiarowy z nakładanych kolejno warstw żywicy fotoplastycznej. Grubość warstw wynosi 0,5 0,38 mm. Informacje generowane z systemu CAD służą również do definiowania średnicy lasera. Przedstawiono aparaturę przeznaczoną do modelowania laserowego, dobór lasera i jego parametrów, warunki modelowania i przebieg procesu budowy modelu lub prototypu. Typowy schemat funkcjonowania laserowego systemu modelowania. 11. Bradley C., Vickers G.W., Tlusty J.: Automated rapid prototyping utilizing laser scanning and free-form machining. Automatyczne szybkie opracowywanie prototypów z wykorzystaniem skanowania laserowego i obróbki kształtów przestrzennych. CIRP Ann., 1992, t. 41, nr 1, s Metoda wykorzystująca laserowe odczytywanie zapisu obrazu do szybkiego wykonywania prototypów dowolnych kształtów i modeli wielu połączeń powierzchni II stopnia. Metoda służy do dokładnej rekonstrukcji kształtów w formie nadającej się do obróbki CNC. Opisano zintegrowanie skanera laserowego z centrum obróbkowym CNC. Omówiono analizę zgromadzonych danych w celu zdefiniowania powierzchni bazowych II stopnia i złożonych powierzchni zakrzywionych. Podano procedurę definiowania drogi freza sterowanego CNC. 12. Prototypage rapide par stéréolithographie. Szybkie wykonywanie prototypów metodą stereolitografii. Mach.Outil-Prod., 1992, t. 57, nr 73, s Zasady procesu stereolitografii w zastosowaniu do szybkiego wykonywania prototypów, budowa maszyny do realizacji procesu. Praca głowicy emitującej wiązkę laserową w zakresie promieniowania ultrafioletowego. Osiągana dokładność wymiarowa i tolerancje (poniżej 0,1 mm dla części o wysokości rzędu 10 cm). Podkreślono zalety metody, w szczególności szybkość wykonania kształtów złożonych, decydująca o jej przydatności do wykonania modeli projektowanych części w warunkach CAD. 13. Szafarczyk M.: Wykonywanie przedmiotów o złożonych kształtach przez nakładanie warstw materiału. Mechanik, 1992, t. 65, nr 5/6, s Metody wykonywania przedmiotów materialnych o dowolnych kształtach bezpośrednio z opisu komputerowego, bez potrzeby stosowania tradycyjnych maszyn i urządzeń. Nowe metody znajdują zastosowanie przy wykonywaniu części składowych prototypów maszyn i urządzeń zaprojektowanych za pomocą systemów CAD. Najbardziej rozpowszechnione metody wytwarzania przedmiotów przez nakładanie warstw materiału: stereolitograficzna, wykorzystująca zjawisko polimeryzacji i zmiany stanu skupienia pewnych rodzajów cieczy pod wpływem promieni ultrafioletowych lub światła widzialnego oraz metoda trójwymiarowego drukowania z wykorzystaniem proszków metali. 3

5 14. Automation in der Funkenerosion. Automatyzacja w obróbce elektroerozyjnej. Maschine, 1993, t. 47, nr 10, s , 25. Kosztowne obrabiarki elektroerozyjne ze sterowaniem CNC i systemy CAD/CAM wymagają optymalnego wykorzystania. Nowe technologie, jak np. stereolitografia, pozwalają na elektroniczne zaprojektowanie modelu w systemie CAD i jego przetworzenie w materiale na model przestrzenny praktycznie w ciągu jednej nocy. Obrabiarki CNC wyposażone są w inteligentne systemy sterowania, zespoły pomiarowe, magazyny narzędzi i części do obróbki. Zastosowanie systemów do mocowania staje się niezbędne dla skrócenia czasów przygotowawczych. Automatyczne stacje załadowcze i wyładowcze stanowią dodatkową rezerwę wydajności. 15. Chabbert D. i in.: Micad 93: une CFAO pour les utilisateurs. Micad 93: CAD/CAM dla użytkowników. Tech.et Equip.de Prod., 1993, nr 37, s Przegląd systemów CAD/CAM wystawionych na Micad 93. Zalety systemów: dostosowanie do potrzeb użytkowników, automatyzacja czynności powtarzalnych, integracja. Przedstawiono systemy zarządzania danymi technicznymi, m.in. system I-Man firmy EDS zapewniający spójność systemów CAD, CAM, CAP i innych w przedsiębiorstwie. System Euclid 3 firmy Matra Datavision umożliwia kompletną obróbkę od wspomaganego komputerowo projektowania 2,5-, 3- i 5- osiowego do uzyskania gotowego wyrobu. Podkreślono szerokie stosowanie metod symulacji i dygitalizacji 3D, rozwój stereolitografii i systemów ekspertowych. 16. Kochan D., Mettke H.: Stereolithographie: Einsatz und Anwendung. Stereolitografia: możliwości i zastosowanie. Fabrik, 1993, nr 5, s Bezpośrednie generowanie kształtów geometrycznych przedmiotów z płynnego polimeru na podstawie projektowania trójwymiarowego CAD z zastosowaniem komputera i urządzenia laserowego. Opisano doświadczenia związane z wdrażaniem dwóch systemów stereolitograficznych w ramach programu poprawiania jakości (AQIP). Podano zakresy zastosowań modeli SFM (projektowanie produkcji i funkcyjne), zasady modelowania geometrycznego i łańcucha procesów w stereolitografii (na przykładzie modelu pokrywy głowicy cylindra). Omówiono przenoszenie danych w formacie STL, sprawdzanie danych, przygotowanie i realizację konstrukcji. Metody zbliżone do stereolitografii. 17. Prototypage rapide: un maillon stratégique. Szybkie wykonywanie prototypów ogniwem strategicznym. Mach.Prod., 1993, nr 606, s Przegląd stosowanych od 1987 roku systemów szybkiego prototypowania, współpracujących z systemami CAD. Firma 3D Systems proponuje systemy stereolitograficzne: SLA 500 z laserem 200 mw do prototypów w zakresie 500 x 500 x 600 mm, SLA 400 z laserem 60 mw (500 x 500 x 250 mm), SLA 250 (250 x 250 x 250 mm) i SLA 190 (190 x 190 x 250 mm). Firma EOS wytwarza systemy stereolitograficzne Stéréos 300, 400 i 600. Podobne urządzenia o wysokiej wydajności, dokładności i szybkości produkuje firma Cubital. Omówiono też metody prototypowania polegające na spiekaniu materiału, klejeniu, spawaniu. Materiały stosowane w prototypowaniu, wybór oprzyrządowania, oprogramowanie. 4

6 18. Desrochers A., Clément A.: A dimensioning and tolerancing assistance model for CAD/CAM systems. Model wymiarowania i tolerancji na potrzeby systemów CAD/CAM. Int.J.of Adv.Manuf.Technol., 1994, t. 9, nr 6, s Słabą stroną istniejących CAD/CAM jest dobór odpowiedniej symboliki dla wymiarów i tolerancji podczas tworzenia trójwymiarowego modelu części. Zaproponowano model doboru symboli oraz integracji wymiarów i odpowiednich tolerancji wewnątrz systemu CAD. Podstawę modelu stanowią relacje połączeń sąsiednich powierzchni elementarnych części. Podano metodę generacji modelu i przykład jej zastosowania. Dokonano komputerowej implementacji metody przy użyciu generatora systemów eksperckich KEE, tworząc system prototypowy. Jego badania potwierdziły przydatność modelu. 19. Geuer A., Lorenzen J.: Beschleunigung von Produktentwicklung und Werkzeugbau. Integrierter Einsatz von CAD-Technik, Rapid Prototyping und NC-Fräsen. Przyśpieszenie cyklu rozwoju produktu oraz wykonawstwa narzędzi. Zintegrowane stosowanie techniki CAD, szybkiego prototypowania i frezowania CNC. VDI-Z, 1994, t. 136, nr 9, s Zintegrowanie technologii CAD z szybkim prototypowaniem i frezowaniem NC pozwala już w stadium projektowania produkcji dokonać korekt prototypowych produktów i narzędzi niezbędnych do ich wykonania. Połączenie tych metod umożliwa skrócenie fazy projektowania i wykonywanie prototypu przedmiotu w oryginalnym materiale. Opis metody szybkiego prototypowania, konstruowania narzędzi prototypowych wspomaganego przez CAD i ich wytwarzania z wykorzystaniem metody "rapid prototyping". 20. Haferkamp H., Gerken J., Schmidt H.: Rapid Prototyping/Manufacturing metalischer Bauteile. Metody produkcji metalowych elementów konstrukcyjnych z zastosowaniem szybkiego prototypowania. VDI-Z, 1994, t. 136, nr 7/8, s Stosując metodę napawania przestrzennego można szybko wykonywać części prototypowe przez łączenie na drodze spawania materiałów w formie drutu do pożądanego kształtu w atmosferze gazu ochronnego. Podczas spawania laserowego można dodatkowo stosować proszki metalowe do napawania, co ułatwia uzyskanie kształtu najbardziej zbliżonego do gotowego prototypu. Metoda ta daje doskonałe efekty, zwłaszcza przy wykonywaniu przestrzennych elementów cienkościennych. Uzyskana w próbach laboratoryjnych dokładność wymiarowa osiągała nawet 0,1 mm. 21. Hoskins C.: Rapid prototypes cut tool costs. Szybko wykonane prototypy to redukcja kosztów narzędziowych. Mach.a.Prod.Eng., 1994, t. 152, nr 3872, s Zaprezentowano technikę szybkiego wykonywania prototypów wyrobów, których trójwymiarowy model generowany przez system komputerowy wykonywany jest za pomocą lasera (warstwa po warstwie) w gumie akrylowej. Technika ta gwarantuje skrócenie czasu wykonania prototypu z kilku tygodni do kilku godzin, możliwość testowania wyrobu przed wprowadzeniem do produkcji, zminimalizowanie kosztów narzędziowych. Oceniono, że redukcja kosztów narzędziowych związanych z wykonaniem prototypu osiąga 85%. Omówiono charakterystyczne cechy nowej techniki wykonywania protoptypów, oferowanej przez firmę IMI Rapid Prototyping. 5

7 22. Kochan D., Hoffmann J.: Solid Freeform Manufacturing - aktuelle CIM-Erweiterungen. Solid Freeform Manufacturing - aktualne możliwości rozszerzenia CIM. Zesz.Nauk.P.Śl., 1994, nr 1237, ser. Mechanika, z. 117, s Wykonywanie modeli o skomplikowanej geometrii z wykorzystaniem systemów CAD, modelowania przestrzennego (3D), w połączeniu z nowoczesnymi metodami wytwarzania kształtów przestrzennych (Solid Freeform Manufacturing - SFM). Metody SFM, wykorzystujące osiągnięcia techniki laserowej i polimerowej, mają na celu podniesienie jakości modelu i jednocześnie zmniejszenie nakładów finansowych i czasowych na jego sporządzenie. Opisano metodę stereolitografii oraz doświadczenia z jej zastosowania w urządzeniu typu EOS-40 zastosowanym na Politechnice w Dreźnie. 23. König W. i in.: Rapid Metal Prototyping. Verfahren zur Direktherstellung metallischer Bauteile und Prototypwerkzeuge. Szybkie prototypowanie. Metody bezpośredniego wykonywania metalowych elementów i narzędzi prototypowych. VDI-Z, 1994, t. 136, nr 7/8, s Ograniczeniem czasowym przy wykonywaniu części metalowej metodą tradycyjnego prototypowania jest proces odlewania. Opisano metodę selektywnego spiekania i laserowego generowania modelu, polegającą na układaniu kolejnych warstw proszku metalowego i ich miejscowym spiekaniu wiązką laserową. Warstwy te układa się w kształt odpowiadający modelowi CAD podzielonemu na cienkie, przylegające do siebie "plastry". Podczas laserowego generowania modelu stapia się domieszki proszkowe z powłokami, tworząc strukturę trójwymiarową. 24. Metody szybkiego wykonywania prototypów. Mechanik, 1994, t. 67, nr 11, s Szybkie wykonywanie prototypów umożliwiają generatywne metody wytwarzania, w których model powstaje przez dodawanie kolejnych warstw materiału. Stereolitografia polega na laserowym utwardzaniu płynnego polimeru wrażliwego na promienie ultrafioletowe; LOM (Laminated Object Manufacturing) na wyklejaniu i przycinaniu folii papierowej pokrytej polietylenem; SGC (Solid Ground Curing) to warstwowe utwardzanie polimeru przez naświetlanie ultrafioletem; SLS (Selective Laser Sintering) - naniesienie proszku i jego rozgrzanie do temperatury nieco niższej od temperatury topnienia; FDM (Fused Deposition Modeling) - warstwowe, lokalne wydzielanie stopionego materiału przez poruszającą się dyszę. 25. Page M.: Machining centres on prototypes. Centra obróbkowe w wytwarzaniu prototypów. Metalwork.Prod., 1994, t. 138, nr 13, s. 42. Wykonanie prototypu w jak najkrótszym czasie ma coraz większe znaczenie ze względu na konkurencję rynkową oraz wymagania stawiane przez projektowanie współbieżne. Opisano dwa przykłady zastosowania centrum obróbkowego do szybkiego wykonywania prototypów lub jednostkowej produkcji elementów. W takim przypadku centrum obróbkowe jest bezpośrednio połączone i sterowane przez system CAD/CAM, w którym powstaje konstrukcja prototypu oraz generowane są trajektorie ruchu narzędzi skrawających i rozkazy funkcjonalne przekazywane do układu CNC centrum obróbkowego. Taki sposób wykonania prototypu jest tańszy i szybszy od tradycyjnego podejścia. 6

8 26. Fili W.: Dienstleister bieter Systeme und Know-how. Externe Entwicklungshilfen für den Mittelstand. Usługodawcy oferują specjalistyczną wiedzę i systemy realizacji (know-how). Zewnętrzna pomoc w zakresie projektowania dla firm średniej wielkości. Ind.Anz., 1995, t. 117, nr 33/34, s Firmy oferujące usługi w zakresie szybkiego prototypowania (rapid prototyping) wykonują prototypy produktów wg danych dostarczonych przez zleceniodawcę, a także realizują kompleksowe zadania projektowe począwszy od szkicu danego elementu aż do wdrożenia do produkcji seryjnej. Usługi projektowe obejmują konstruowanie wspomagane komputerowo, generowanie, testowanie pod względem funkcjonalnym i konstrukcyjnym, optymalizację produkcji. Metody wykonywania prototypów: stereolitografia i modelowanie laserowe. 27. Grobholz H.: Nase vorn. Rapid Prototyping mit 3D-CAD/CAM. Dumni z osiągnięć. Rapid Prototyping z wykorzystaniem trójwymiarowego systemu CAD/CAM. Tech.Rdsch., 1995, t. 87, nr 41, s Pierwszym krokiem w metodzie szybkiego wytwarzania prototypów (rapid prototyping) jest przedstawienie konstrukcji obiektu w układzie trójwymiarowym na monitorze. Następnie komputer dokonuje matematycznego pocięcia obiektu na plastry o grubości 0,1 mm, które metodą stereolitograficzną przy użyciu lasera odwzorowuje się kolejno w masie polimerowej. Tworzywo polimerowe zastyga w miejscach "oświetlonych" laserem, tworząc stopniowo model obiektu. Z tak powstałego prototypu zdejmuje się odcisk folii silikonowej. Na podstawie uzyskanej formy można wykonać dowolną liczbę części metodą odlewania próżniowego. 28. Hilton P.: Making the leap to rapid tool making. Postęp w zakresie szybkiego wytwarzania narzędzi. Mechan.Eng., 1995, t. 117, nr 7, s Interesującą alternatywą dla tradycyjnych metod obróbki jest szybkie wytwarzanie narzędzi (RTM - rapid tool making) z zastosowaniem metod szybkiego prototypowania (RP - rapid prototyping). RP rozbudowano o dodatkowy proces do wyznaczania fizycznych cech geometrycznych na podstawie zbioru CAD. RTM wymaga kilku stopni generowania narzędzi. W pośredniej metodzie RTM za pomocą RP tworzy się wzór służący do kształtowania narzędzia. Wg innej metody RTM narzędzie generuje się bezpośrednio. Omówiono różne technologie RTM (z zastosowaniem stereolitografii, trójwymiarowego odwzorowania kształtów i in.) oraz ich zastosowanie w przemyśle. 29. Kruth J.P.: Rapid prototyping, a new application of physical and chemical processes for material accretion manufacturing. Szybkie wykonywanie prototypów - nowe zastosowanie fizycznych i chemicznych procesów do przyrostowej produkcji materiałowej. Proc.ISEM XI, Lozanna, 1995, s Procesy szybkiego prototypowania (zwane też przyrostową produkcją materiałową) polegają na tworzeniu części przez stopniowe wytwarzanie lub dodawanie materiału. Procesy te stwarzają nowe możliwości produkcji nowoczesnych materiałów (polimerów, materiałów ceramicznych, materiałów kompozytowych na osnowie metalowej) bez potrzeby stosowania specjalnego oprzyrządowania. Umożliwiają też generowanie skomplikowanych kształtów, trudnych do uzyskania innymi metodami. Porównanie metod tradycyjnych i niekonwencjonalnych. 7

9 30. Langemann M., Pagani G.: Schneller vom Design zum Werkzeug. Szybciej od projektu do narzędzia. Werkst.u.Betr., 1995, t. 128, nr 5, s , 366. W przemyśle obserwuje się tendencję do maksymalnego skracania cyklu opracowania nowych wyrobów. Projekty nadwozi samochodów lub kadłubów jachtów powstają z zastosowaniem technik CAD. Następnie projekt przetwarza się na program służący do wykonania modeli form na centrum obróbkowym. Modele w różnej skali (od 1:20 i 1:40 dla jachtów do 1:1 dla samochodów osobowych) wykonuje się np. z żywicy drewnopodobnej Ureol, obrabianej na centrach JoMach 32 i 34 z pięcioma sterowanymi osiami. Opisana metoda stanowi jedną z metod Rapid Prototyping (szybkiego prototypowania), która skutecznie konkuruje z metodą stereolitografii. 31. Moquard A.: Quatrièmes assises du prototypage rapide. Czwarte posiedzenie poświęcone szybkiemu wykonywaniu prototypów. Mach.Prod., 1995, nr 640, s. 31, Szybkie wykonywanie prototypów na podstawie danych uzyskanych z systemu CAD polega zazwyczaj na tworzeniu modelu trójwymiarowego przez nakładanie kolejnych warstw materiału, np. metodą stereolitografii. Rozwój obróbki z wysokimi prędkościami umożliwił szybkie wykonywanie prototypów na frezarkach (np. Jo'tech firmy Jobs). Frezowanie lub obróbka elektroerozyjna modeli odznaczają się wyższą dokładnością niż metody warstwowego tworzenia modeli. Perspektywiczną metodą jest zastosowanie symulacji komputerowej do tzw. wirtualnego sporządzania prototypu. Jest to metoda umożliwiająca wieloaspektowe testowanie wyrobów. 32. Oczoś K.E.: Niekonwencjonalne sposoby przyrostowego kształtowania przedmiotów - szybkie wykonywanie prototypów. Mechanik, 1995, t. 68, nr 8/9, s Przedstawiono rozwój i podano klasyfikację technologii kształtujących oraz formujących. Opisano sposoby przyrostowego kształtowania przedmiotów, określane jako szybkie wykonywanie prototypów: fotopolimeryzację, stereolitografię, zestalające utwardzanie podłoża, termopolimeryzację, selektywne spiekanie laserowe, wytłoczne osadzanie stopionego materiału, wytwarzanie strumieniem balistycznych kropli materiału, scalanie proszku strumieniem kropli spoiwa, wytwarzanie przedmiotów warstwowych. Kryteria efektywności przyrostowego kształtowania przedmiotów: łatwość automatyzacji, możliwość kształtowania różnych materiałów, dowolność uzyskiwanego kształtu. 33. Sorovetz T.: Justifying rapid prototyping. Uzasadnienie dla szybkiego prototypowania. Manuf.Eng., 1995, t. 115, nr 6, s , 29. Szybkie prototypowanie umożliwia uzyskanie w krótkim czasie fizycznych modeli części. Modele te można stosować do wizualizacji projektów, weryfikacji zmian techniczno-maszynowych, do sprawdzania kształtów przedmiotów, ich funkcji oraz dopasowania poszczególnych części. Uzyskuje się lepszą komunikację między wydziałami projektowania i produkcji, a także lepsze zrozumienie potrzeby wprowadzania nowoczesnych technologii. Przedstawiono zasady stosowania metody stereolitografii (SLA) do wykonywania prototypów. Rozpatrzono ofertę dotyczącą decyzji o zakupie nowego wyposażenia na potrzeby technologii szybkiego prototypowania. 8

10 34. Zeit ist Geld. Schneller Weg zum Prototypen. Czas to pieniądz. Krótka droga powstawania prototypu. Masch.u.Werkz., 1995, t. 96, nr 11, s Możliwości skrócenia czasu powstawania modelu produktu przy wykorzystaniu pakietu oprogramowania RAPID TOOLS. Program przetwarza dane z formatów VDA, IGES, STL lub DXF; może dokonywać triangulacji tych danych; wyszukuje błędy. Opracowane dane o modelu produktu przedstawia się w formacie STL, stanowiącym obecnie standard dla innych metod modelowania warstwowego. RAPID TOOLS zawiera moduł wytwarzania ścian określonej grubości (OFFSETTER) oraz moduł dzielenia modelu poddawanego triangulacji na wiele drobnych elementów (CUTTER) w razie, kiedy rozmiar modelu przekracza wielkość urządzeń do szybkiego prototypowania. 35. Albert M.: Sposob izgotovlenija ehlektrodov dla ehlektroerozionnojj obrabotki. Sposób wykonania elektrod do obróbki elektroerozyjnej. Det.Mash.(EhI), 1996, nr 17, ref. 91, s W USA opracowano metodę wykonywania elektrod z materiałów o dużej odporności na zużycie. Metoda ta wykorzystuje jeden ze sposobów szybkiego prototypowania, tj. spiekanie laserowe kompozytów. 36. Alles aus Nichts! Ideen zu Papier gebracht. Prototypowanie tanim kosztem. Realizować pomysły na papierze. Masch.u.Werkz., 1996, t. 97, nr 12, s Laminated Object Manufacturing (LOM) polega na wykonywaniu części z laminatu jednostronnie pokrytego klejem. Materiałem tym najczęściej jest papier o grubości 0,1 do 0,2 mm. Poszczególne warstwy papieru wycina się laserem CO 2, a następnie nakleja się warstwa po warstwie na podłoże. Wymaga to opracowania modelu matematycznego wykonywanej części i przetworzenia go na modele powierzchniowe. 37. Berzins M., Childs T.H.C., Ryder G.R.: The selective laser sintering of policarbonate. Selektywne laserowe spiekanie poliwęglanów. CIRP Ann., 1996, t. 45, nr 1, s Termiczne modelowanie procesu spiekania selektywnego (warstwowego) wiązką laserową w zastosowaniu do proszków poliwęglanów. Celem badań było opracowanie technologii szybkiego wykonywania elementów prototypów. Analizowany model związany jest z symulacją dokładności sterowania ogrzewaniem i przebiegiem spiekania, z odniesieniem do klasycznego modelu ruchomego źródła ciepła. Analiza pokazała, że zmiana właściwości cieplnych materiału wynikająca ze zmian temperatury, związana jest ze stopniem jego densyfikacji. Problem, który starano się rozwiązać wymaga rozpatrywania w układzie 3-koordynatowym. 38. Daunderer A.: Kontinuierliches Prototyping - ein Weg zu erfolgreichen Produkten. Ciągłe prototypowanie drogą do udanych produktów. VDI-Z, 1996, t. 138, nr 6, s Metoda ciągłego prototypowania przewiduje wytwarzanie prototypów reprezentatywnych na płaszczyźnie całego systemu i jego elementów (produkt, części wchodzące w jego skład) w jednakowych odstępach czasu. Dla fazy opracowania produktu oznacza to wykonanie wielu modeli i jednocześnie wyższe koszty, co z kolei pozwala uniknąć zmian i kosztów w etapie operacyjnym, tzn. wytwarzania konkretnych przedmiotów. Reprezentatywność prototypu to stopień zgodności z rzeczywistością i realizowanym projektem. Metoda stanowi ogniwo technologii symultanicznej i korzysta z możliwości "szybkiego prototypowania". 9

11 39. Fischer G.: High-Speed-Cutting und Rapid Prototyping. Zwei technologische Highlights der Fameta in Nürnberg. Skrawanie z wysokimi prędkościami i szybkie prototypowanie. Dwie technologiczne atrakcje na wystawie Fameta w Norymberdze. Tech.Rdsch., 1996, t. 88, nr 42, s Opisy rozwiązań prezentowanych na wystawie Fameta '96. Omówiono metody wykonywania prototypów, m.in. Multi-Jet-Modelling, spiekanie laserem proszku tworzywa sztucznego lub metalu. 40. Klocke F., Nöken S.: Rapid Prototyping und Rapid Tooling. Einbindung in die Produkt- und Werkzeugentwicklung. Szybkie prototypowanie i szybkie wykonywanie narzędzi. Włączenie tych metod do procesu opracowywania produktów i narzędzi. VDI-Z, 1996, nr spec. V, s Omówiono cechy wspólne stosowanych obecnie metod szybkiego prototypowania. W celu udoskonalenia tych metod badano materiały o ulepszonych własnościach mechanicznych, wykorzystanie metali i ceramiki, oceniano dokładność wymiarowo-kształtową modeli, czas ich wykonywania. Stwierdzono, że duże możliwości mają metody generowania oraz spiekania laserowego materiałów proszkowych. 41. Kruth J.P. i in.: Basic powder metallurgical aspects in selective metal powder sintering. Podstawowe aspekty dotyczące metalurgii proszków i selektywnego spiekania proszków metali. CIRP Ann., 1996, t. 45, nr 1, s Artykuł dyskusyjny na temat szybkich metod wytwarzania prototypów części drogą selektywnego spiekania proszków. Omówiono selektywne spiekanie proszków z udziałem fazy ciekłej, której oddziaływanie jest głównym mechanizmem łączącym spiekane cząstki. Proces spiekania podzielono na 3 etapy, z których początkowy jest inicjowany działaniem wiązki laserowej, w wyniku czego uzyskuje się zwilżenie i powleczenie cząstek fazy stałej metalem o niższej topliwości. Wyjaśniono zalety i wady takiego podejścia. Weryfikacja eksperymentalna na przykładzie układu Fe-Cu i WC-Co. 42. Leong K.F., Chua C.K., Ng Y.M.: A study of stereolitography file errors and repair. Part 1. Generic solution. Badanie błędów pliku stereolitograficznego i ich naprawianie. Część 1. Rozwiązanie ogólne. Int.J.of Adv.Manuf.Technol., 1996, t. 12, nr 6, s Analiza błędów pliku stereolitograficznego stanowiącego model prototypu i wejście systemu szybkiego prototypowania. Omówiono błędy modeli opartych na przybliżeniu poligonami. Przyczyny błędów: szczeliny, tj. brakujące powierzchnie (pęknięcia, otwory itp.), powierzchnie zdegenerowane, powierzchnie zachodzące na siebie. Podano definicję i przykłady adekwatnych i nieadekwatnych modeli tesselacyjnych. Podano algorytm wykrywania szczelin w modelu tesselacyjnym i sposób poprawiania błędów wynikających z istnienia szczelin. 43. Leong K.F., Chua C.K., Ng Y.M.: A study of stereolitography file errors and repair. Part 2. Special cases. Badanie błędów pliku stereolitograficznego i ich naprawianie. Część 2. Przypadki szczególne. Int.J.of Adv.Manuf.Technol., 1996, t. 12, nr 6, s Rozważano problem naprawiania błędów pliku stereolitograficznego dla przypadków szczególnych, do których zalicza się występowanie dwóch lub więcej szczelin o wspólnym wierzchołku, dwóch trójkątów o wspólnej krawędzi, zachodzących na siebie powierzchni trójkątnych. 10

12 44. Lye S.W., Yeong H.Y., Lee S.G.: An investigation into the rapid prototyping of moulds for expanded polystyrene foam. Badania procesu szybkiego prototypowania form dla wyrobów ze styropianu. Int.J.of Adv.Manuf Technol., 1996, t. 12, nr 2, s Rozpatrzono zagadnienia związane z komputerowym wspomaganiem projektowania i wytwarzania form dla wyrobów ze styropianu oraz problemy szybkiego prototypowania form, z uwzględnieniem dokładności ich wykonania. 45. Moquard A.: Assises de prototypage rapide. Konferencja nt. metod szybkiego prototypowania. Mach.Prod., 1996, nr 663, s Urządzenie ACTUA 2000 firmy 3D Systems do wykonywania części o wymiarach do 25 x 20 x 20 cm metodą nakładania warstw materiału termoplastycznego. System Stratoconception firmy CIRTES do wykonywania prototypów elementów mechanicznych. Podano przebieg procesów szybkiego wykonywania prototypów różnymi metodami. 46. Narahara H., Saito K.: Shape analysis of solidified photopolymer for three dimensional photofabrication - measurement of critical exposure. Analiza kształtu zestalonego fotopolimeru na potrzeby 3-wymiarowego fotomodelowania - pomiar krytycznego naswietlania. Int.J.of Japan Soc.Prec.Eng., 1996, t. 30, nr 4, s Stereolitografia jest to metoda wytwarzania złożonych modeli na drodze polimeryzacji fotopolimerów za pomocą nadfioletowego promieniowania laserowego. Metodą stereolitografii tworzy się w całości (bez rozkładania na części składowe) modele, których generowanie wymaga bardzo skomplikowanej obróbki. Omówiono doświadczenia dotyczące krytycznego naświetlania, jako czynnika decydującego o utwardzonym kształcie modeli z różnych żywic. 47. Product development times cut by rapid prototyping. Czas uzyskiwania produktu skrócony dzięki szybkiemu wykonywaniu prototypu. Prec.Toolm., 1996, t. 14, nr 2, s Doskonalenie szybkiego wykonywania prototypów prowadzi do znacznego skrócenia czasu produkcji wyrobów - obecnie można uzyskać nawet 50-procentowe skrócenie czasu realizacji programów produkcyjnych i przyspieszenie testowania nowych projektów przy ograniczeniu ryzyka. Omówiono doświadczenia firmy Formation związane z zastosowaniem stereolitografii do wykonywania modeli, udostępnianiem klientom modeli odtwarzających dane z CAD na ich monitorach oraz doskonaleniem materiału przeznaczonego na modele. Przedstawiono problem błędów powstających przy stosowaniu stereolitografii do warstwowych części 2,5 D. 48. Radikale Einsparungen bei NC-Fertigung. Radykalne oszczędności w procesie obróbki NC. Masch.u.Werkz., 1996, t. 97, nr 11, s. E30-E31. Zalety i możliwości automatycznego oprogramowania dla CAM - WorkNC do trójosiowej obróbki NC w produkcji matryc, modeli oraz szybkim wykonywaniu prototypów. Programy frezowania tworzy się tylko dla tych obszarów, gdzie konieczne jest "zdejmowanie" materiału. Program dokonuje samoczynnie identyfikacji błędów oraz optymalizacji torów NC. 11

13 49. Rapid Prototyping. Markt-Spiegel: Systemanbieter im Überblick. Szybkie prototypowanie. Przegląd firm oferujących systemy szybkiego prototypowania. Ind.Anz., 1996, t. 118, nr 49, s Światowi potentaci w dziedzinie generatywnych metod wytwarzania, charakterystyka rynku. Zestawienie firm niemieckich oferujących systemy szybkiego wykonywania prototypów. Informacje o stosowanych metodach, zakresie ich zastosowania, materiałach wyjściowych, uzyskiwanej jakości powierzchni. 50. Rüsing E.: Rapid Prototyping: Dienstleistung spart Entwicklungszeit. Szybkie prototypowanie: taka usługa oszczędza czas opracowania wyrobu. VDI-Z, 1996, t. 138, nr 6, s Metoda "rapid prototyping" oznacza wykonywanie w czasie o połowę krótszym od metod tradycyjnych nawet bardzo skomplikowanych modeli przedmiotów. Szybkie prototypowanie opiera się na stereolitografii i komputerowym projektowaniu przestrzennym. W płynnym polimerze pod wpływem sterowanego programem NC światła ultrafioletowego powstają kolejne warstwy zahartowanych polimerów, tworząc model przestrzenny z prędkością wzrostu 7 mm/h do wysokości 500 mm. Przekroczenie wymiarów rzutu poziomego przedmiotu 350 x 500 mm powoduje pocięcie modelu na części. Sklejenie i obróbka wykańczająca jest zadaniem operatora. 51. Tolocko N.K. i in.: Poluchenie izdelij iz poroshkovykh materialov s peremennym poperechnym secheniem metodom lazernogo selektivnogo poslojnogo spekanija. Otrzymywanie elementów z materiałów proszkowych o zmiennym przekroju poprzecznym metodą selektywnego laserowego spiekania kolejnych warstw. Fiz.-Khim.Obr.Mater., 1996, nr 4, s Metoda szybkiego prototypowania metodą selektywnego laminowanego spiekania laserowego mieszanin proszków metalowo-polimerowych. Poddano analizie założenia procesu laserowego selektywnego spiekania warstwa po warstwie, w tym w zależności od kąta nachylenia ścian. 52. Valli G.: Di piu' e meglio con gli elettrodi per elettroerosione. Zalety nowych elektrod do obróbki elektroerozyjnej. Macchine, 1996, t. 51, nr 10/11/12, s System szybkiego wytwarzania elektrod do obróbki elektroerozyjnej, oparty na koncepcji szybkiego prototypowania opracowany na Uniwesytecie w Teksasie. Zastosowano metodę SLS (selektywne spiekanie za pomocą lasera). Materiałem elektrody był dwuborek cyrkonu (odznaczający się zarówno właściwościami ceramiki, jak i metalu) w połączeniu z miedzią ZrB 2 /Cu. Opisano zastosowane urządzenie Sinterstation DTM Westkämper E. i in.: Qualitätsmanagement im Rapid Prototyping. Zarządzanie jakością w procesie szybkiego prototypowania. ZWF, 1996, t. 91, nr 12, s Celem planowania i sterowania jakością w procesie szybkiego prototypowania jest takie pokierowanie procesem, aby uzyskać produkt wysokiej jakości przy minimalnych nakładach i w krótkim czasie. Służą temu metody pozwalające ustalać powiązania między wymaganiami jakościowymi produktu końcowego, a cechami odpowiedniego prototypu (np. wirtualnego, funkcjonalnego) dla danej grupy właściwości użytkowych, z uwzględnieniem czynników czasu i kosztów. 12

14 54. Wijers J.L.C.: Gleich zwei neue Rapid-Prototyping-Verfahren. Mit Rapid Prototyping die Vormarktphase verkürzen. Dwie nowe metody szybkiego prototypowania. Skrócenie fazy opracowania produktu dzięki metodom szybkiego prototypowania. Tech.Rdsch., 1996, t. 88, nr 33, s Japońska metoda szybkiego prototypowania KIRA polega na budowaniu laminatowego modelu z warstw papieru klejonych i odpowiednio przykrawanych. KIRA Solid Center KSC50 jest urządzeniem do wytwarzania modeli przestrzennych (3D) wzorowanym na kopiarce przemysłowej. Przykłady wykorzystania modeli uzyskanych metodą szybkiego prototypowania. Inną metodą jest budowanie modelu przez natryskiwanie materiału kroplami. Piezoelektryczna dysza pobudzana elektrycznie nanosi na model stopiony materiał kroplami o wymiarach 75 μm. 55. Capes P.: Make it quick. Zrób to szybko. Metalwork.Prod., 1997, t. 141, nr 11, s. S20-S21. Dzięki nowoczesnym technikom komputerowym oraz układom sterowania CNC na początku lat 80. możliwe stało się wprowadzenie metod tzw. szybkiego prototypowania (RP). Przedstawiono krótkie charakterystyki wybranych metod RP, tj. stereolitografii, selektywnego spiekania laserowego oraz warstwowego tworzenia obiektu przez nakładanie kolejnych warstw specjalnego papieru lub tworzywa. Przeanalizowano efektywność opisanych metod i podano praktyczne przykłady ich zastosowania. Coraz powszechniejsza jest praktyka zamawiania modeli (prototypów) w wyspecjalizowanych firmach z wykorzystaniem sieci Internet. Firmy wykonujące modele stają się ekspertami w zakresie RP. 56. Conley J.G., Marcus H.L.: Rapid prototyping and solid free form fabrication. Szybkie prototypowanie i wytwarzanie za pomocą modeli kształtowych. Trans.ASME, J.of Manuf..Sc.a.Eng., 1997, t. 119, nr 4(B), s Przegląd badań i informacji handlowych nt. szybkiego prototypowania. Uwzględniono pomocnicze metody wytwarzania z wykorzystaniem litych modeli kształtowych (Solid Free Form Fabrication - SFF). Przedstawiono zastosowanie tej technologii w warunkach produkcji zintegrowanej komputerowo, omówiono tendencje rozwojowe w tej dziedzinie. Omówiono systemy SFF w USA, obejmujące stereolitografię, zestalające utwardzanie podłoża (SGC), selektywne spiekanie za pomocą lasera (SLS), wytłoczne osadzanie stopionego materiału (FDM), warstwowe wytwarzania przedmiotów (LOM). 57. Corban M., Gillar J.: Rapid Prototyping: Werkzeug für die schnelle Produktentwicklung. Funktionelle Prototypen entstehen im Schnellverfahren aus 3D-CAD-Daten. Szybkie prototypowanie: narzędzie do szybkiego opracowania produktu. Szybki sposób wykonania prototypów do badania funkcji na bazie danych 3D-CAD. Ind.Anz., 1997, t. 119, nr 47/48, s Metodę szybkiego wytwarzania modelu należy dostosować do funkcji, które ma spełniać model. Modele demonstracyjne wykonywane są z tworzyw sztucznych (termopolimery) w urządzeniach opartych na zasadzie drukarki atramentowej. Ocenę geometrii modelu umożliwiają prototypy otrzymywane znanymi technikami RP. Do oceny własności użytkowych prototypów produktów seryjnych korzysta się z modeli otrzymanych np. na drodze stereolitografii. 13

15 58. Coremans A. i in.: Laserstrahlsintern von Metallpulvern. Spiekanie proszków metali przy użyciu strumienia lasera. Europ.Lasermarkt, 1997, s. 28, 30, Przykład zastosowania techniki laserowej do wytwarzania prototypów elementów o wysokiej dokładności wymiarowej ze spiekanych proszków. Jest to jedna z metod szybkiego wykonywania prototypów, pozwalająca na uzyskiwanie dokładności wymiarowej rzędu 0,15% dzięki specjalnemu prowadzeniu wiązki laserowej, składającej się ze strumienia centralnego i otaczających go mniejszych strumieni. Ruch wiązki może być programowany i sterowany komputerem. Oddziaływanie wiązki laserowej wykorzystywane jest do sporządzania na drodze spiekania z proszków prototypów nawet bardzo złożonych elementów, trudnych do wytworzenia metodą konwencjonalnej metalurgii proszków. 59. Dürr H., Kaschka U., Zeidler H.: Rapid Prototyping oder konventionell? Entscheidungsunterstützung im Werkzeug- und Formenbau. Metodą szybkiego prototypowania czy konwencjonalnie? Wspomaganie procesów decyzyjnych w produkcji narzędzi i form. VDI-Z, 1997, nr spec. V, s Omówiono metody doboru i oceny procesów składających się na wytwarzanie modeli, narzędzi i form. Uwzględniono następujące kryteria: jakość wyrobu, czas wykonania, koszty i wpływ na środowisko. Dwustopniowa strategia wspomagania procesów decyzyjnych polega na zaplanowaniu w ogólnych zarysach części przewidywanych do produkcji, podporządkowanie im określonych technologii i sprawdzenie przydatności generatywnych metod wytwarzania (Rapid Prototyping). Etap drugi przewiduje dobór i ocenę łańcuchów procesowych. 60. Dürr H., Pilz R., Nuri Saad Elyasir: Senkerodierelektroden aus Metallpulver selektiv lasergesintert. Selektywne spiekanie laserowe z proszków metali elektrod do drążenia elektroerozyjnego. Maschine, 1997, t. 51, nr 10/11, s Zastosowanie metody selektywnego spiekania laserowego proszku metali do wytwarzania elektrod o kształtach prostych i skomplikowanych, przeznaczonych do drążenia elektroerozyjnego. Na podstawie danych 3D-CAD elektrody nanoszone są warstwowo i spiekane pod wpływem wiązki laserowej. W przedstawionych doświadczeniach wykorzystano urządzenie laserowe EOSINT-M160 oraz mieszankę proszkową brązu, niklu i fosforynu miedzi. Przeprowadzono badania wpływu materiału do spiekania i technologii spiekania na jakość wykonywanego prototypu (Rapid Tooling). 61. Fecht N.: Rapid Prototyping etabliert sich als Alltags-Werkzeug. Der Traum von werkzeuglosen Modellen nimmt konkrete Formen an. Rapid Prototyping jako narzędzie w codziennej praktyce produkcyjnej. Marzenie o wykonywaniu modeli bez użycia narzędzi przybiera konkretne kształty. Ind.Anz., 1997, t. 119, nr 20, s Warunkiem efektywnego stosowania metod szybkiego wykonywania prototypów jest posiadanie zaplecza komputerowego i konstruktorów wyspecjalizowanych w projektowaniu 3D-CAD, warsztatu do wykańczającej obróbki modeli oraz systemu neutralizacji i usuwania pozostałości materiałów do wykonywania modeli. Do sporządzania modeli poglądowych stosuje się metodę stereolitografii, wytłocznego osadzania stopionego materiału oraz wytwarzanie strumieniem balistycznych kropli materiału. 14

16 62. Furutani K., Enami T., Mohri N.: Three-dimensional shaping by dot-matrix electrical discharge machining. Przestrzenne kształtowanie metodą punktowej obróbki elektroerozyjnej. Prec.Eng., 1997, t. 21, nr 2/3, s Charakterystyka nowej metody szybkiego prototypowania (RP), tzw. punktowej obróbki elektroerozyjnej. Kinematyka punktowej EDM jest zbliżona do kinematyki głowicy drukarki igłowej. W metodzie tej zastosowano 6 elektrod z drutu wolframowego o średnicy 300 m, rozmieszczonych szeregowo w prowadnicy zespolu obróbkowego w odległości 760 m od siebie. Elektrody są napędzane niezależnie. Zespół obróbkowy wraz z elektrodami wykonuje ruch planetarny w płaszczyźnie X-Y oraz posuwowy w osi Z (główny ruch roboczy). Opis warunków i przebiegu (etapów) obróbki. 63. Grabowiecki K., Krasucki J.: STRIM Prototyping - komputerowe wspomaganie szybkiego wykonywania prototypów. Mechanik, 1997, t. 70, nr 5/6, s W procesie szybkiego prototypowania źródłem trudności jest sytuacja, gdy pierwotną formą wyrobu jest makieta wykonana ręcznie w tworzywie, a dokumentacja konstrukcyjna jest w stosunku do niej wtórna, przy konieczności zachowania pełnej zgodności geometrycznej. Dotyczy to m.in. narzędzi do obróbki plastycznej. Firma MATRA Datavision opracowała pakiet do komputerowego wspomagania szybkiego prototypowania. Moduły tego systemu są zintegrowane, wykorzystują wspólną bazę danych i mają wspólne jądro w postaci zaawansowanego Modelera Powierzchniowego. Dane wejściowe stanowią pliki z maszyny pomiarowej, a także modele powierzchniowe CAD z innych systemów. 64. Kai C.C., Jacob G.G.K., Mei T.: Interface between CAD and rapid prototyping systems. Part 1: A study of existing interfaces. Part 2: LMI - an improved interface. Interfejs między systemem CAD i systemem szybkiego prototypowania. Część 1: Analiza istniejących interfejsów. Część 2: LMI - udoskonalony interfejs. Int.J.of Adv.Manuf.Technol., 1997, t. 13, nr 8, s , Rozważano problem przekazywana modelu CAD do systemu szybkiego prototypowania. Transformacja tego modelu w dotychczas używany format STL (stereolitografia) powoduje zniekształcenia modelu, co w konsekwencji prowadzi do niedokładnego wykonania prototypu. Zaproponowano zastosowanie innych istniejących formatów, tj. IGES, HP/GL, STEP i CT oraz nowych formatów, opracowanych w ostatnich latach: CLI, RPI, SLC i LEAF. Omówiono strukturę danych i model formatu LMI oraz porównano format LMI z formatem STL. Przedstawiono zastosowania formatu LMI. 65. Kellock B.: What's next for rapid prototyping? Co dalej z szybkim prototypowaniem? Mach.a.Prod.Eng., 1997, t. 155, nr 3946, s Stan aktualny i tendencje rozwojowe technik szybkiego wykonywania prototypów (Rapid Prototyping - RP). Zakłada się, że w przyszłości techniki RP będą stosowane nie tylko do wykonywania prototypów, lecz również w jednostkowej i małoseryjnej produkcji części zamiennych i elementów podzespołów. Podano krótkie charakterystyki nowych technik RP oraz omówiono zakresy prac rozwojowych prowadzonych w celu podniesienia jakości, dokładności i wydajności szybkiego prototypowania. Omówiono techniki adaptacyjnego nakładania warstw, technikę CAL-LEM oraz wykorzystanie CAD w technikach RP. 15

17 66. Klocke F., Altmüller S., Wirtz H.: Zeit ist Geld - Durchgängige Prozessketten für den Modell-, Werkzeug- und Formenbau. Czas to pieniądz - powiązane łańcuchy procesowe wykonawstwa modeli, narzędzi i form. VDI-Z, 1997, nr spec. V, s Szybkie prototypowanie skraca do minimum czas wykonywania prototypów i narzędzi prototypowych z korzyścią dla ich jakości, bez względu na złożoność geometrii. Omówiono możliwości wykorzystania i aktualny zakres stosowania stereolitografii, selektywnego spiekania laserowego i wytłocznego osadzania stopionego metalu. Przedstawiono proces produkcji form wtryskowych na bazie modelu CAD. Kształtowanie odporności na zużycie narzędzi i form realizuje się przez utwardzanie warstwy wierzchniej oraz powlekanie z użyciem wiązki laserowej. 67. Klocke F., Clemens U.: Verfahrenskombination aus Fräsen und Laserauftragschweissen zum Fertigen von Spritzgusswerkzeugen. Połączenie frezowania i natapiania laserowego jako metoda produkcji form wtryskowych. Maschinenmarkt, 1997, t. 103, nr 18, s Nowa metoda szybkiego wykonywania narzędzi (Rapid Tooling) jest połączeniem procesu natapiania laserowego i frezowania z wysokimi prędkościami. W procesie natapiania laserowego następuje stopniowe nanoszenie materiału metalicznego na powierzchnię, w kształcie zbliżonym do kształtu potrzebnego narzędzia. Proszek metalu ulega stopieniu w wiązce laserowej, a stopiony metal nanoszony jest warstwa po warstwie na powierzchnię roboczą. Następnie prototyp poddawany jest frezowaniu. 68. Krause F.L. i in.: Enhanced rapid prototyping for faster product development processes. Ulepszone szybkie prototypowanie dla przyspieszenia procesów doskonalenia wyrobów. CIRP Ann., 1997, t. 46, nr 1, s Na potrzeby optymalizacji i skracania czasu procesu wytwarzania opracowano typowy dla metody szybkiego prototypowania rozszerzony zestaw sześciu elementów programowych. Wprowadzono moduły funkcjonalne obejmujące m.in. planowanie technologiczne różnych procesów i mechanizmów, realizację poszczególnych etapów procesu wytwarzania prototypu, poprawę jakości wytwarzanego prototypu. Metody technologiczne wykorzystane w systemie: selektywne spiekanie laserowe, laserowa obróbka kształtowa, obróbka mechaniczna. Standardowe dane informacyjne oparte są na odrębnym modelu. 69. Matuszak A., Rosochowski A.: Techniki przyspieszonego wytwarzania modeli, prototypów i wyrobów. Prz.Mechan., 1997, t. 56, nr 5, s Podstawowe informacje o technikach przyspieszonego wytwarzania (Rapid Prototyping) polegającego na dekompozycji wirtualnego modelu 3D i utworzeniu modelu warstwowego 2D, realizowanego fizycznie w sposób automatyczny przez urządzenie produkcyjne. Omówiono przygotowanie i przesyłanie danych o kształcie modelu. Podano zasady przyspieszonego wytwarzania, omówiono urządzenia do realizacji metody stereolitograficznej, metody utwardzania warstwowego, laserowego spiekania proszków, sklejania proszków, laminowania, metody ciągłego wyciskania, natryskiwania. Porównano wymienione metody, podano ich możliwości i ograniczenia oraz zakres zastosowania. 16

18 70. Mit Laser-Sinter-Technologien auf dem schnellsten Weg zur Marktreife. Dzięki metodom spiekania laserowego najszybciej do dojrzałości rynkowej produktu. VDI-Z, 1997, nr spec. V, s Przegląd możliwości wykorzystania utwardzania (spiekania) laserowego jako jednego ze sposobów szybkiego wykonywania prototypów. W trakcie całkowicie zautomatyzowanego procesu (systemy EOSint) materiały w postaci drobnoziarnistych proszków metali, tworzyw sztucznych, czy piasku, nanoszone warstwowo na podstawie danych CAD, poddaje się spiekaniu wiązką laserową. Materiał wyjściowy dobiera się w zależności od pożądanych cech i przeznaczenia prototypu lub modelu. Przykład zastosowania metody do wykonywania rdzeni piaskowych niezbędnych do produkcji 4-zaworowej głowicy cylindrowej w przemyśle samochodowym. 71. Mohri N. i in.: Forced discharge dispersion by dot-matrix method. Wymuszona dyspersja wyładowań metodą punktowo-matrycową. CIRP Ann., 1997, t. 46, nr 1, s Wysoką jakość obrobionej powierzchni na potrzeby szybkiego wykonywania prototypów metodą obróbki elektroiskrowej zapewnić może obróbka z odpowiednią dyspersją wyładowań i ze skanowaniem ruchu elektrod drutowych, przy sterowaniu ich położeniem w czasie obróbki. Proces obróbki tą metodą jest podobny do ruchu drukarki z punktowym pisakiem. Jednostka obróbkowa opracowana do tego celu wyposażona jest w sześć niezależnie sterowanych elektrod z urządzeniami doprowadzającymi. Prąd wyładowania dostarczany jest niezależnie do każdej elektrody, tak aby można było realizować odpowiednio zróżnicowane wyładowania. 72. Moquard A.: Prototypage rapide 3D SYSTEMS, passeport pour le bureau d'étude. Szybkie prototypowanie w firmie 3D SYSTEMS ułatwia pracę biura konstrukcyjnego. Mach.Prod., 1997, nr 671, s Na potrzeby szybkiego prototypowania metodą warstwowego wytwarzania przedmiotów firma 3D SYSTEMS oferuje drukarkę 3D Actua Drukarka służy do wykonywania makiet prototypu warstwowego. Głowica drukarki, uruchamiana przez sygnał elektryczny, przesuwa się w osi X nakładając kolejne warstwy tworzywa termoplastycznego Thermojet 45, które zestala się w ciągu kilku sekund. Drukarka połączona jest z systemem CAD. W wyniku procesu warstwowego wytwarzania przedmiotów otrzymuje się prototyp o maksymalnych wymiarach 25 x 20 x 20 cm. Opisano wykorzystanie powyższej metody w firmie Keltool wytwarzającej formy. 73. Moquard A.: Prototypage rapide par frittage laser du poudre métallique. Szybkie prototypowanie metodą laserowego spiekania proszku metalu. Mach.Prod., 1997, nr 671, s Firma EOS wytwarza urządzenia do szybkiego prototypowania metodą stereolitografii laserowej i spiekania laserowego. Oprócz urządzeń do spiekania polimerów (EOSINT P 350) i piasku na formy piaskowe (EOSINT S) firma oferuje urządzenie EOSINT M 250 do spiekania proszków metali, wyposażone w laser CO 2 o mocy 200 W. Jako tworzywa do spiekania używa się mieszaniny na bazie brązu (patent fińskiej firmy Electrolux Rapid Development). Spiekanie metodą DLMS (bezpośrednie spiekanie laserowe metalu) odbywa się w temperaturze otoczenia. EOSINT M 250 wykonuje prototypy o wymiarach nie przekraczających 250 x 250 x 150 mm. 17

19 74. Prototype tooling for aluminium die casting. Przygotowywanie prototypów oprzyrządowania przeznaczonego do ciśnieniowego odlewania części aluminiowych. Prec.Toolm., 1997, t. 15, nr 5, s. 18, 20. Omówiono zasady szybkiej metody produkcji 3-wymiarowych części metalowych bezpośrednio na podstawie danych CAD z wykorzystaniem selektywnego spiekania laserowego (SLS). Przedstawiono przebieg operacji przy produkcji matryc w firmie Vaillant oraz przebieg i wyniki odlewania ciśnieniowego części aluminiowych za pomocą matryc uzyskanych w wyniku procesu Rapid Tool. 75. Prototypen-Produktion für Europa. Die Praxis eines Service-Unternehmens für die Prototypen-Produktion. Wytwarzanie prototypów o zasięgu europejskim. Z praktyki przedsiębiorstwa usługowego wytwarzającego prototypy. Masch.u.Werkz., 1997, t. 98, nr 11, s Informacja o doświadczeniach firmy Schneider Prototyping, specjalizującej się w wykonywaniu modeli i prototypów metodą stereolitografii w różnych wariantach, przy udziale tworzyw sztucznych albo metali lekkich. Czas wykonania (np. prototypu technicznego skrzyni biegów do samochodów firmy Volkswagen) wynosi 5 tygodni. Przedstawiono proces zestalającego utwardzania podłoża z zastosowaniem urządzeń Cubital. Podstawowym warunkiem rozpoczęcia produkcji prototypów jest posiadanie bazy danych CAD. Metody szybkiego prototypowania stosowane w firmie Schneider. 76. Schock J.: Quickly formed. Szybkie kształtowanie matryc. EPE, 1997, t. 21, August, s. S16-S18. Podano uwagi dotyczące stosowania technologii HSC do produkcji form i matryc. Użycie łożysk hybrydowych i złączy HSK oraz chłodzenie mieszanką olejpowietrze pozwala uzyskać prędkości wrzecion rzędu obr/min. Przy średnicy freza do ok. 20 mm zaleca się posuw 0,05 do 0,2 mm/ząb. Obrabiarki HSC muszą być sterowane adaptacyjnie i powinny dysponować możliwością szybkiego przetwarzania danych NC oraz łącznością z systemami CAD/CAM. Podano typowe parametry obróbki szybkościowej aluminium, miedzi i stali oraz przykłady skrócenia czasu obróbki prototypów dzięki zastosowaniu HSC. Możliwości precyzyjnego frezowania HSC twardych materiałów zamiast obróbki elektroerozyjnej. 77. Oczoś K.E.: Rapid prototyping - znaczenie, charakterystyka metod i możliwości. Mechanik, 1997, t. 70, nr 10, s Dokonano przeglądu praktycznie stosowanych metod szybkiego wykonywania prototypów (RP - ang. Rapid Prototyping) przy zachowaniu minimalnych kosztów. Scharakteryzowano następujące metody RP: stereolitografię (SL), zestalające utwardzanie podłoża (SGC), selektywne scalanie laserowe (SLS), wytłoczne osadzanie stopionego materiału (FDM), warstwowe wytwarzanie przedmiotów (LOM), selektywne zlepianie przedmiotów warstwowych prasowaniem na gorąco (SAHP), wytwarzanie strumieniem balistycznych kropli materiału (BPM), dwumateriałowe wytwarzanie kroplami balistycznymi (MM3DP), scalanie proszku strumieniem kropli spoiwa (TDP). Podano sposób powstawania prototypu, wybrane parametry. 18

20 78. Rüsing E.: Mit Stereolithographie-Urmodellen schnell zu Prototypen. Szybkie wykonywanie prototypów z wykorzystaniem wzorców uzyskanych metodą stereolitografii. Maschinenmarkt, 1997, t. 103, nr 7, s Na przykładzie oferty firmy Schneider Prototyping przedstawiono proces tworzenia wzorców metodą polimeryzacji warstwa po warstwie, z wykorzystaniem tzw. zestalającego utwardzania podłoża (Solider) aż do uzyskania metalowych odlewów prototypów. Warunkiem szybkiego prototypowania metodą stereolitografii jest dysponowanie trójwymiarowym modelem CAD. Metoda zapewnia precyzyjne wykonywanie grubościennych i masywnych części maszyn. 79. Solving RP problems with reverse engineering. Rozwiązywanie problemów szybkiego prototypowania za pomocą technologii rewersyjnej. Prec.Toolm., 1997, t. 15, nr 5, s. 16. W stosowanej ostatnio często technologii rewersyjnej, w której nie istnieje konieczność wykonywania rysunków wymiarowych, powstają trudności przy sprawdzaniu prawidłowości wykonanej części. Omówiono model stereolitograficzny części na podstawie trójwymiarowego monolitycznego zbioru danych. Po pocięciu modelu na bardzo cienkie plastry uzyskuje się precyzyjną mapę danych obrabianej części. Przykłady wdrażania technologii rewersyjnej. 80. Song Y.A.: Experimental study of the basic process mechanism for direct selective laser sintering of low-melting metallic powder. Badania doświadczalne podstawowego mechanizmu procesu bezpośredniego selektywnego spiekania laserowego niskotopliwych proszków metalicznych.. CIRP Ann., 1997, t. 46, nr 1, s Wyniki prób stosowania w technice szybkiego wytwarzania prototypów metodą bezpośredniego laserowego spiekania proszków metali niskotopliwyych, w miejsce dotychczas używanych proszków polimerowych. Przedstawiono warunki prób selektywnego spiekania laserowego proszku brązu, bez udziału składnika polimerowego. Badano wpływ takich parametrów, jak moc wiązki laserowej, szybkość skanowania i odległość źródła od powierzchni na własności materiału. 81. Teile aus Daten. Fertigen im Büro. Tworzenie części na podstawie danych. Produkcja w biurze. Masch.u.Werkz., 1997, t. 98, nr 4, s Urządzenie FDM 1650 do szybkiego prototypowania. W głowicy urządzenia umieszczono niewielką wytłaczarkę, która przez dysze nanosi w płaszczyźnie X-Y warstwy tworzywa o grubości 0,05 do 0,7 mm i szerokości 0,3 do 2,5 mm, o wymiarach umożliwiających zainstalowanie go w biurze konstrukcyjnym. Urządzeniem steruje stacja robocza z systemem Unix lub komputer PC z systemem Windows NT. 82. Viele Wege führen... zum ersten Stück. Verfahren und Firmen für die Prototypenproduktion. Wiele metod prowadzi do opracowania prototypu wyrobu. Technologie i firmy realizujące produkcję prototypów. Masch.u.Werkz., 1997, t. 98, nr 11, s. E10-E12. Szybkie prototypowanie (Rapid Prototyping) stosuje się do wykonywania modeli wyrobów, a nawet w fazie opracowywania koncepcji i konstrukcji. Podano adresy 22 firm zajmujących się prototypowaniem. Modele 3D detali wykonuje się bezpośrednio na podstawie danych CAD. Do wykonywania modeli służą tworzywa syntetyczne, metale i odlewy z aluminium. Jedna z metod tworzenia prototypu funkcjonalnego polega na obróbce skrawaniem cienkich płyt, z których składa się trójwymiarowy model. Zestawienie metod szybkiego prototypowania. 19