Sprawozdanie. Temat: Metody wydruku trójwymiarowego i jego zastosowania.

Transkrypt

1 Sprawozdanie Temat: Metody wydruku trójwymiarowego i jego zastosowania. SPRAWOZDANIE POWSTAŁO ZGODNIE Z ZALECENIAMI OD PROWADZĄCEGO SEMINARIUM, ORAZ PO KONSULTACJI U DR HENRYKA OLSZEWSKIEGO, KTÓRY UDOSTĘPNIŁ DRUKARKĘ 3D NA CZAS WYKONYWANIA MATERIAŁÓW POMOCNICZYCH (ZRZUTÓW EKRANU). Do wygenerowania modelu wykorzystano program do modelowania trójwymiarowego CATIA V5. Jest to profesjonalny program służący do tworzenia zaawansowanych projektów graficznych. Chciałabym na jego podstawie pokazad co zrobid, gdy chcemy wydrukowad nasz model w drukarce 3D. W tym celu wykonano model i przedstawiono poszczególne etapy jego generowania, aż do momentu jego wydruku. Pierwszą czynnością jaką należy wykonad jest wybór z menu START opcji głównych biblioteki Mechanical Design a następnie opcji podrzędnej Part Design (Rys. 1). Rys. 1 Biblioteka Mechanical Design odpowiada za projektowanie mechaniczne w programie CATIA. Pozwala ona na parametryczne modelowanie części czy tworzenie złożeo wielu części w jeden projekt. Dla tworzonych złożeo lub części jest możliwe wykonanie analizy funkcjonalnej produktu przed jego fizycznym wykonaniem. Analizy te dotyczą zwykle symulacji kolizji (przemysł samochodowy) czy symulacji naprężeo (lotnictwo). Natomiast opcja Part Design służy do projektowania części elementów składowych projektu. Inną biblioteką jest np. Shape pozwalająca na projektowanie i stylizacja kształtu (Rys. 2), która zawiera w sobie narzędzia do projektowania skomplikowanych kształtów powierzchniowych. Obok Mechanical Design jest to jedna z najczęsciej używanych i potrzebych bibliotek dla początkującego użytkownika tego programu. Inne biblioteki zawierają w sobie między innymi narzędzia do analizy o charakterze iteracyjnym dla wszystkich typów części i złożeo, automatyzację i walidację projektu a także procesu wytwarzenia, oraz wiele specjalistycznych modułów CAM takich jak toczenie czy frezowanie. Po wybraniu odpowiedniej biblioteki pojawia sie okno z trzema elementami: drzewem (Rys. 3), różą płaszczyzn (Rys. 4) i kompasem (Rys. 5). Drzewo, znajdujące się po lewej stronie okna, składa się z korzenia zwykle domyślnie nazwanego Part 1 (nazwę tę można zmienid). Kolejne gałęzie drzewa zawierają płaszczyzny robocze oparte na kartezjaoskim układzie współrzędnych. Pozycja PartBody to modelowana częśd i wszystkie operacje Rys. 3 przeprowadzone na modelu będą podpięte właśnie tam. Kolejnym elementem jest róża płaszczyzn, która jest graficzną reprezentacją płaszczyzn. Umożliwia łatwe wybieranie konktetnej płaszczyzny a także modyfikowanie ich Rys. 2 Rys. 4 Rys. 5 1 P a g e

2 np. poprzez przesuwanie równoległe czy kopiowanie. Ostatnim elementem jest kompas, dzięku któremu można w łatwy sposób wykonywad obroty modelu lub przesunięcia względem konkretnej osi lub płaszczyzny. W celu rozpoczęcia wykonywania modelu należy zaznaczyd płaszczyznę, na której chcemy rysowad, na róży płaszczyzn bądź na drzewie zaznaczając wybraną płaszczyznę. W razie pomyłki, zawsze można powtórzyd tą operację klikając uprzednio w dowolnym miejscu na ekranie. Aby zacząd rysowad należy (mając zaznaczoną płaszczyznę) wybrad szkicownik (Rys. 6), który pozwala na przejście do wybranej płaszczyzny. Jest to inaczej zwany moduł Sketcher służący do wykonywania szkiców w 2D. Jest wyposażony w narzędzia Profile (Rys. 7), które są bardzo rozbudowane rozwijalne listy dodatkowych narzędzi (Rys. 8); a także między innymi narzędzia Constraint (Rys. 9). Rys. 6 Rys. 7 Rys. 9 Pasek narzędziowy Profile służy do rysowania zarysu szkicu. Natomiast pasek narzędziowy Constraint służy do wymiarowania tego szkicu. Jest też wiele innych pomocnych narzędzi, które znajdują się po prawej stronie okna programu. Znając już podstawowe paski narzędziowe można zacząd pierwszy szkic, którym niech będzie prostokąt. Rezultat jest oczywisty (Rys. 10), ale w CATII mamy dodatkowe znaczniki przy krawędziach. Są to V (vertical) krawędź pionowa oraz H (horizontal) krawędź pozioma. To dzięki nim wiadomo, że krawędzie są idealnie prostopadłe do osi układu współrzędnych. Kolejnym krokiem jest upewnienie się czy Rys. 8 Rys. 10 krawędzie mają odpowiednie długości. Służy do tego drugie narzędzie na pasku Constraint, które nazywa się dokładnie tak samo jak pasek narzędzi. Wybierając je, wystarczy zaznaczyd dowolną krawędź by otrzymad jej wymiar (Rys. 11). Dwukrotne kliknięcie na dany wymar powoduje pojawienie się okna dialogowego (Rys. 12), w którym podajemy wartośd. Rys. 12 Rys P a g e

3 Kiedy wszystkie krawędzie mają prawidłowe wymiary wychodzimy ze szkicownika używając Exit workbench (Rys. 13). Powoduje to przeniesienie do widoku 3D, w którym widad prostokąt jako płaski rysunek ułożony dokładnie pod tym kątem co wybrana wcześniej płaszczyzna (Rys. 14). Aby prostokąt stał się obiektem 3D należy wyszukad pasek narzędzi Sketch-Based Features i wybrad pierwsze narzędzie Pad (Rys. 15). Rys. 13 Rys. 15 Rys. 14 Efektem jest okno dialogowe (Rys. 16), w którym do ustalenia jest ostatni z trzech wymiarów. Obok, od razu widad rezultat zmian, zmieniający się dynamicznie. Po zatwierdzeniu otrzymujemy prostopadłościan (Rys. 17), na którym możemy operowad dalej. Do tego wystarczy zaznaczenie odpowiedniej powierzchni prostopadłościanu i ponownie wybranie szkicownika. Tworzy to dodatkową płaszczyznę, na której znowu rysujemy prostokąt (Rys. 18). Rys. 16 Rys. 17 Po sprawdzeniu wymiarów wychodzimy ze szkicownika. Używając ponownie paska narzędzi Rys. 18 Sketch-Based Features wybieramy tym razem drugie narzędzie (odblokowuje się w momencie gdy wykonany został wykonany model 3D) Pocket. Powoduje ono wykonaniewyciągnięcia prostego (Rys. 19) wykonanego uprzednio w szkicu, którym możemy manipulowad wartościami poprzez odpowiednie dobranie parametru Depth. Rezultatem jest model zaprezentowany na Rys. 20. Rys. 19 Rys P a g e

4 Aby wykonywad czynności na modelu nie trzeba zawsze wchodzid do szkicownika. Przykładem takiej czynności może byd zaokrąglenie krawędzi. Narzędzie to znajduje się na pasku narzędzi Dress-Up Features (Rys. 21) i jest umieszczone jako pierwsze. Aby go użyd należy zaznaczyd krawędź, która ma byd zaokrąglona, a następnie wybrad wyżej wspomniane narzędzie. Jedynym parametrem do ustalenia jest kąt zaokrąglenia. Efekt wybranych zaokrągleo można zaobserwowad na Rys. 22. Gotowy model należy zapisad do formatu STL. Jest to specjalny format pliku, który jest zrozumiały dla programu obsługującego drukarkę 3D. Ma on formę tekstowych poleceo, które określają siatkę wielokątów. Jest on dostępny w rozwijalnej liście typów plików (Rys. 23). Zapisując kooczymy naszą pracę w programie do modelowania CATIA V5. Można oczywiście pobrad obiekt zapisany w formacie STL z Internetu, gdzie jest wiele stron oferujących gotowe modele. Omija nas wtedy całe modelowanie i nie trzeba się przejmowad, czy coś jest dobrze zrobione. Jednak następnych kroków, nie da się ominąd. Wykonuje się je na komputerze, do którego jest bezpośrednio podłączona drukarka 3D, i na którym to komputerze znajduje się slicer (tzn. program do cięcia modelu na warstwy). Po otworzeniu, wcześniej zapisanego pliku STL, wyświetla się wybrany model w oknie podglądu w zakładce General. W tej zakładce są takie informacje jak nazwa drukarki, ilośd materiału oraz supportu, czy skala naszego modelu znajdujące się odpowiednio ponad i obok okna podglądu. Rozmieszczenie tych okien można zobaczyd na Rys. 24. Znajdujący się u dołu ekranu przycisk Add to Pack dzieli model na warstwy, a dokładniej na ścieżki głowicy z materiałem. Dodana zostaje też automatycznie podstawka pod model w celu łatwiejszego odłączenia wydrukowanego modelu od stołu w drukarce. Podstawka ta również jak cały model zostaje podzielona na ścieżki dla głowicy z supportem. Widok okna podglądu po użyciu tego przycisku pokazany został na Rys. 25. Rys. 24 Rys. 23 Rys. 25 Rys. 21 Rys P a g e

5 Następnie ważna jest zakładka Orientation. Służy ona do ustawienia orientacji modelu w pionie, poziomie, bądź pod ukosem. Podstawka, która została dodana powinna sama się dostosowywad do zmian wprowadzonych w tej zakładce. Widok okna z otworzoną zakładką Orientation widnieje na Rys. 26. Chcąc przejśd dalej należy ponownie wybrad przycisk Add to Pack, który tym razem zapisuje wszystkie dotychczas wprowadzone Rys. 26 ustawienia. Zakładka kolejna to Pack. To w niej następuje rozplanowanie ułożenia elementów na stole roboczym. Dostępne są w oknie podglądu opcje kopiowania, usuwania czy obrót o dowolny kąt. Powyżej mamy informacje o nazwie drukarki a także o typie i ilościach materiału oraz supportu. Po prawej zaś znajdują się informacje dotyczące modelu, czyli jego nazwa, ilości materiału i supportu potrzebne do Rys. 27 wydruku, a także czas wydruku. Widok omówionej zakładki znajduje się po prawej na Rys. 27. Następnie wybieramy przycisk Print, który znajduje się obok przycisku Add to Pack. Czynnośd ta powoduje wygenerowanie kodów dla drukarki, czyli inaczej mówiąc powstaje G-code, który zostaje wysłany do drukarki. Aby model został wydrukowany należy wybrad na drukarce przycisk Start Model (Rys. 28). W tym momencie drukarka rozpoczyna realizowanie wyduku, który otrzymała za pomocą G-code. Ostatnią czynnością, którą można zrobid jest sprawdzenie podsumowania w zakładce Printer Status. Widnieją tu wszystkie zaplanowane wydruki i aktualnie się wykonujące. Na Rys. 29 przedstawio wygląd tej listy z jednym aktualnie wykonującym się wydrukiem. Rys. 28 Rys P a g e

6 Po wykonaniu wszystkich czynności należy tylko czekad, aż wydruk będzie gotowy. Finalny wydruk modelu, który był wykonywany specjalnie na użytek tego sprawozania został przedstawiony na Rys. 30. Rys P a g e