Zintegrowany Rozwój Produktu oraz przykłady zastosowań technologii rozwoju produktu dla produkcji małoseryjnej

Transkrypt

1 Zintegrowany Rozwój Produktu oraz przykłady zastosowań technologii rozwoju produktu dla produkcji małoseryjnej Politechnika Wrocławska Laboratorium Szybkiego Rozwoju Produktu (LRPD) Dr inż. Tomasz Boratyński

2 Agenda Wyposażenie LRPD Infrastruktura laboratoryjna Własne opracowania Realizowane projekty Finansowane ze środków unijnych Projekty realizowane na zlecenie przemysłu

3 Rapid Prototyping - Technologie Szybkiego Prototypowania MODEL CAD 3D MODEL STL MODEL FIZYCZNY RP Rapid Prototyping = Technologie generatywne, przyrostowe, addytywne Bazujący na wirtualnych modelach przestrzennych 3D, proces budowy modeli fizycznych z tworzyw sztucznych, metalu, ceramiki lub papieru, polegający na warstwowym, sterowanym przez komputer, spajaniu materiałów w postaci cieczy, proszków lub arkuszy. SLA SLS MJM FDM [Źródło: EOS] [Źródło: Objet] [Źródło: Dimension]

4 Technologie generatywne w przemyśle lotniczym 2001 Medical; 10,7% Business Machines; 10,7% Consumer Products; 25,6% Aerospace; 7,7% Academic Institutions; 8,1% Government /military; 4,5% Other; 7,5% Motor Vehicles; 25,2% 2004 Business Machines; 6,6% Consumer Products; 22,2% Medical; 9,8% Aerospace; 8,1% units sold in years Academic Institutions; 9,3% Motor Vehicles; 26,1% Government /military; 9,0% Other; 8,9% 2008 Business Machines; 11,5% Medical; 13,4% Aerospace; 9,0% Academic Institutions; 7,2% Government /military; 6,4% Other; 8,9% Consumer Products; 23,5% Motor Vehicles; 20,1%

5 Podział dostępnych technologii RP

6 Urządzenia do wytwarzania modeli koncepcyjnych i wzorcowych 3D printing Zprinter 510 (Z Corporation/3D Systems) Gips (możliwość druku kolorowego), ceramika 200x250x200mm Grubość warstwy oferowana przez drukarki 3D to przedział 0,075-1 mm Ink-jet wax printing T66+ (Solidscape) wosk 305 x 150 x 150 mm Grubość warstwy 12,7-76,2 µm Materiał pomocniczy selektywnie wypłukany

7 Urządzenia do wytwarzania części funkcjonalnych na bazie polimerów Stereolithography SLA 250+ (3D Systems) Fotoutwardzalne żywice epoksydowe 250 x 250 x 250 mm Grubość warstwy 0,1 mm Polyjet Eden 350 (Objet/Stratasys) Fotopolimery 350 x 350 x 200 mm Grubość warstwy 16 µm Dokładność wykonania 42 µm [Źródło: Objet]

8 Urządzenia do wytwarzania części funkcjonalnych na bazie polimerów Selective Laser Sintering Formiga P110 (EOS) Proszki polimerowe 200 x 250 x 330 mm Grubość warstwy 0,1 mm Fused Deposition Modeling Dimension Elite (Stratasys) Materiały Tworzywa sztuczne na bazie ABS 250 x 250 x 300 mm Min grubość warstw 0,05 mm Min szerokość warstw 0,3 mm

9 Urządzenia do wytwarzania części funkcjonalnych na bazie metali Selective Laser Melting Realizer II i SLM-50 (MCP-Hek/SLM Solutions) stal nierdzewna, stal narzędziowa, stopy tytanu, stop Co-Cr, stopy Al 250x250x240 mm Grubość warstwy µm Fused Deposition Modeling Dimension Elite (Stratasys) Stopy tytanu 200 x 200 x 180 mm Grubość warstwy 80 µm

10 Urządzenia do wytwarzania części funkcjonalnych na bazie metali Laser Cladding - System 5-osiowe wytwarzanie generatywne HERMLE C20U stal nierdzewna, narzędziowa, stopy tytanu mm Wyposażenie: Sterowanie Siemens 840 D Laser włóknowy o mocy 200 W Głowica proszkowa COAX9 Układ podawania proszków Kamera E-MAqS do regulacji mocy lasera Oprogramowanie DCAM

11 Urządzenia do wytwarzania serii prototypowych Odlewanie próżniowe w formach silikonowych Żywice imitujące typowe tworzywa sztuczne, woski techniczne, kompozyty mm mm Wyposażenie: Gorący kubek Zalewanie ciśnieniowe Odlewanie odśrodkowe Precyzyjne odlewanie metali nieżelaznych MPC Stopy aluminium, brąz, mosiądz, znal, magnez Fi350 x 400 mm

12 Urządzenia opracowane we własnym zakresie Urządzenie typu RepRap (technologia FFF) oparte o projekt Prusa i3 Filament na bazie polimerów 150x150x150 mm Urządzenie działające w technologii DLP (Digital Light Processing) Żywica światłoczuła utwardzana światłem białym emitowanym przez projektor 240x140x150 mm

13 Urządzenia opracowane we własnym zakresie Urządzenie typu Hbot wyposażone w głowicę dwumateriałową Dwa różne filamenty na bazie polimerów 300x300x300 mm Urządzenie do generatywnego nakładania warstw pianki poliuretanowej z opcją frezowania Pianka poliuretanowa 1000x1000x500 mm Wyposażenie Głowica frezarska

14 Projekty finansowane ze środków unijnych Badania Technologii Przyrostowych i Procesów Hybrydyzacji dla potrzeb rozwoju innowacyjnej produkcji lotniczej Additive Manufacturing processes and Hybrid Operations research for innovative aircraft Technology Development List of consortium members(s): AMpHOra Participant no. Participant organization name Organisation Type 1 (Leader) PZL Mielec Sp. z o. o. [Ltd.] IND 2 Wroclaw University of Technology RTD 3 Kielce University of Technology RTD 4 Lublin University of Technology RTD 5 Pabianice Tool Factory PAFANA SME

15 AM DEMO Research Activities for Additive Manufacturing Demonstration Lightweight Structures 1 Lightweight structures through topology optimization macroscopic approach Projekt konwencjonalny Optymalizacja kształtu Analiza MES Rezultat Redukcja masy Modyfikacja kształtu 2. Lightweight structures through honeycombs or lattice mesoscopic appraoach Redukcja kosztów materiału Przestrzenne struktury wewnętrzne

16 AM DEMO Research Activities for Additive Manufacturing Demonstration Function Integrated Parts - Konsolidacja funkcjonalna Redukcja elementów - integracja w zespoły Redukcja elementów Integracja Element spiekany w częściach i następnie spawany laserowo.(strzałkami zaznaczono miejsce spawania) Wiele elementów Pojedynczy

17 AM DEMO Research Activities for Additive Manufacturing Demonstration Direct Manufacturing - Wytwarzanie części i wspomaganie produkcji Narzędzia, oprzyrządowanie Formy Stemple Matryce Wkładki formujące do tłoczenia cienkich blach oraz gotowe wyroby Szybkie (do 24 h) wykonywanie narzędzi np. - metalowych tłoczników, matryc - stalowych form do odlewania pod ciśnieniem, - stalowych form do formowania wtryskowego Wkładka matrycowa do wtrysku Stempel, matryca do odlewania ciśnieniowego

18 HO DEMO Development of Hybrid Operations Demonstrator Hybrydyzacja obróbki Budowa i regeneracja części lub narzędzi Budowa Hybrid: Laser Cladding + CNC Hybrydowa obróbka Połączenie obróbki przyrostowej i ubytkowej Odbudowa Hybrid: Laser Cladding lub Cold Spray+ CNC Nadbudowa Regeneracja Hybrid: Cold Spray+ CNC

19 HO DEMO Development of Hybrid Operations Demonstrator Inżynieria powierzchni Powłoki funkcjonalne Cold Spray: struktury pokryć Inżynieria powierzchni Powłoki funkcjonale Laser Cladding: funkcjonalne powłoki gradientowe Cold Spraying stosowany do pokryć o dużej gęstości na czyste, grube, przyczepne powłoki takich materiałów jak: (Al., Cu, Ni, Ag, Zn) oraz różnych stopów (inconel, hastalloys) i kompozytów

20 Projekty finansowane ze środków unijnych Opracowanie, wykonanie i badania Zintegrowanego Systemu Kierowania Akcją Ratowniczą z wykorzystaniem innowacyjnych technologii Rapid Manufacturing ZSKAR List of consortium members(s): Participant no. Participant organization name Organisation Type 1 (Leader) Wroclaw University of Technology RTD 2 Korporacja Wschód Sp. z o.o. SME

21 Opracowanie i wykonanie stabilizowanej głowicy optoelektronicznej wraz z pulpitem sterowniczym

22 Opracowanie i wykonanie stabilizowanej głowicy optoelektronicznej wraz z pulpitem sterowniczym Obudowa sensorów głowicy optoelektronicznego

23 Opracowanie i wykonanie stabilizowanej głowicy optoelektronicznej wraz z pulpitem sterowniczym Model funkcjonalny pulpitu sterowniczego

24 Opracowanie i wykonanie demonstratora nowego rozwiązania głowicy stabilizacyjnej Model demonstracyjny głowicy stabilizacyjnej

25 Projekty realizowane dla przemysłu E-motor Reenginering układu napędowego motocykla spalinowego na napęd elektryczny Zalety: Kilkukrotnie mniejsze koszty eksploatacji Poprawa efektywności pojazdu Poprawa wrażeń z jazdy Pozytywny wpływ na ekologie Poprawa efektów akustycznych Hydrauliczna przekładnia o bezstopniowej regulacji na bazie pompy G-rotorowej Parametry wariatora: Bezstopniowe przełożenie 1:9 z możliwością sterowania siłami odśrodkowymi

26 Projekty realizowane dla przemysłu Przyrząd rehabilitacyjny do ćwiczeń symulacji chodu dla pacjentów z urazem kręgosłupa Wyposażenie: Układ napędu pionowego platform pod stopami pacjenta (napęd ręczny, dźwigniowy) Układ pomiaru i korekty postawy pacjenta (system pomiaru nacisku na poszczególne stopy) Układ napędu systemu wibracji do wymuszeń napięć mięśniowych (drgania o przeciwległych kierunkach w obu stopach) Klawiatura ergonomiczna do obsługi jedną ręką Głównym zadaniem klawiatury ergonomicznej jest polepszanie warunków pracy człowieka po przez komfortową obsługę jedną ręką. Klawiatura dopasowana jest do powszechnie przyjętego ustawienia klawiszy /QWERTY/. Dariusz Fidyka, Pacjent wrocławskich neurochirurgów, którzy zregenerowali jego rdzeń kręgowy

27 Dziękuję za uwagę Dr inż. Tomasz Boratyński Politechnika Wrocławska Wydział Mechaniczny Katedra Technologii Laserowych, Automatyzacji i Organizacji Produkcji Centrum Zaawansowanych Systemów Produkcyjnych CAMT-FPC Laboratorium Szybkiego Rozwoju Produktu LRPD ul. Łukasiewicza Wrocław tomasz.boratynski@pwr.wroc.pl