MIKROMECHANIZMY I MIKRONAPĘDY laboratorium Ćwiczenie nr 1 Mikroprzekładnia - mikrosystem w technologii druku 3D Cel i zakres ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie z podstawami projektowania komputerowego w oprogramowaniu Autodesk Inventor oraz następnie zaprojektowanie układu mikroprzekładni możliwej do wykonania w technice druku 3D. Zaprojektowany z ćwiczeniu układ przekładni zostanie następnie wydrukowany na urządzeniu 3dSystem Projet 3510. Podstawowe dane techniczne przedstawiono w tabeli poniżej: Tabela1: Dane techniczne drukarki 3D. Pole robocze: Rozdzelczość Grubość warstwy Dokładność Materiał budulcowy Materiał podporowy Obsługiwane formaty plików 11.75 x 7.3 x 8 (298 x 185 x 203 mm) 375 x 375 x 790 DPI (xyz) 32um 50 um na cal (xy) VisiJet M3-X VisiJet M3 Black VisiJet M3 Crystal VisiJet M3 Proplast VisiJet M3 Navy VisiJet M3 Techplast VIsiJet S300.STL
Prowadzący podczas ćwiczenia podaje ilość zębatek, zębów oraz ich kształt niektóre z parametrów projektowych pozostają stałe ze względu na ograniczenia techniki druku strumieniowego. Przykładowe wartości podano w tabeli 2. Tabela2: Przykładowe dane do projektu. Odstęp między zębami Średnica zewnętrzna zębatki 200 mm 2000 mm Otwór w zębatce 1200 mm Ilość zębów 11 Średnica trzpienia 1200 mm Grubość zębatki 512 mm Wysokość trzpieni 900 mm Zakończenia trzpieni 500 mm Odległość od podstawki do zębatki Min. 200 mm Zagadnienia do samodzielnego przygotowania: - Techniki druku 3D - Sposoby usuwania materiału podporowego - Ograniczenia druku 3D - Co to jest Rapidprototyping Prosta instrukcja obsługi oprogramowania: Program Inventor jest jednym rodziny oprogramowani typu CAD, pozwala on na projektowanie brył trójwymiarowych oraz ich edytowanie. Obsługa odbywa się po przez menu złożone z wstążek podzielonych na odpowiednie działy. 1. Pobranie oprogramowania Dla studentów Politechniki Wrocławskiej jest dostępna darmowa wersja edukacyjna. Pobranie aplikacji należy rozpocząć od zalogowania się na stronie www.autodesk.com w zakładce COMMUNITES/ Students and educators należy wybrać opcję Free software oraz postępować
zgodnie z poleceniami formularza rejestracyjnego. Logowanie odbywa się przez dane zgodne z pocztą studencką PWR. 2. Instalacja Zainstalować oprogramowanie zgodnie z instrukcjami pojawiającymi się na ekranie. 3. Obsługa oprogramowania Pracę z programem rozpoczynamy od utworzenia nowego projektu. Z wstążki Rozpocznij wybierz projekty(3a) a następnie nowy/projekt jednego użytkownika(3b) wpisujemy nazwę projektu i naciskamy zakończ. 3a 3b 4. Tworzenie nowego elementu. Projektowanie nowego elementu zaczynamy od wybrania z wstążki rozpocznij funkcji nowy(4a) a następnie wybieramy część standard.ipt(4b) (Należy pamiętać aby wybrany szablon był skalowany w układzie metrycznym. 4a 4b
5. Tworzenie nowej części. Zębatka Projektowanie części zaczynamy od wybrania z wstążki Model 3D ikonki Szkic 2D(5a) a następnie w oknie projektowym płaszczyzny w której chcemy wykonać szkic(5b). 5a 5b Po wybraniu płaszczyzny otworzy się okno rysowania szkicu. Na liście wstążek otworzy się zasobnik z przyborami rysunkowymi, pozwalającymi na rysowanie podstawowych figur geometrycznych. Na podstawie rysunków płaskich tworzymy następnie bryły oraz elementy trójwymiarowe po przez wyciąganie, dodawanie lub odejmowanie ich od siebie. Rysowanie koła zębatego zaczynamy od narysowania okręgu o zadanej przez prowadzącego średnicy. Z zasobnika wybieramy okrąg(5c) następnie punkt środkowy (domyślnie 0,0) oraz jego średnice(5d) 5c 5d
Przystępujemy do narysowania zęba według kształtu oraz wielkości podanej przez prowadzącego. Dla łatwiejszego przeliczania wymiarów najlepiej zacząć od osi pionowej układu współrzędnych (5f). Za pomocą narzędzia łuk(5e) rysujemy fragment okręgu określającego krawędź zęba. linią prosta dociągamy do osi a następnie odbijamy używając narzędzia lustro(5g). 5e 5f 5g Gotowy ząb powielamy używając narzędzia szyk kołowy(5h) jako geometrie zaznaczamy tylko krawędzie zęba bez okręgu środkowego. Osią obrotu pozostaje środek układu współrzędnych. 5h Oraz rysujemy kolejne koło w będące otworem na montaż dla trzpienia. Należy pamiętać aby średnica otworu była co najmniej o 200um większa od średnicy trzpienia z uwagi na konieczność usunięcia materiału podporowego z gotowego zespołu. Z pomocą narzędzia utnij usuwamy linie wewnętrzne oddzielające zęby od zewnętrznego koła, aby uzyskać jednolitą powierzchnię rysunku detalu(5h).
5h Następnie naciskamy prawy klawisz myszy i wybieramy zakończ szkic. Z otwartej wstążki Model 3D należy wybrać wyciąganie proste a następnie powierzchnie do wyciągnięcia. Należy również podać odległość na jaką ma być wyciągnięta część. Gotowy element zapisujemy z katalogu projektu. Podstawka Do zaprojektowania pozostaje podstawka wraz z trzpieniami do zębatek. Projektowanie przebiega podobnie jak z poprzednim punkcie. Zaczynamy od dorysowania do podstawki montażowej trzpieni. Gotowy plik podstawki znajduję się na komputerze ćwiczeniowym. Nie zmieniać rozstawu otworów oraz położenia trzpienia dla pierwszej zębatki pełnią on funkcję montażową do makiety przy ćwiczeniu pomiarowym.
Rysowanie zaczynamy od określenia odległości pomiędzy zębatkami(5i) na podstawie wielkości zębatek oraz kształtu ich zębów. Następnie na rysunku rysujemy słupek o średnicy odpowiadającej średnicy zębatki. Wysokość słupka powinna być co najmniej o 400um większa niż wysokość żebatki z uwagi na konieczność uwolnienia jej po procesie wydruku. 5i 5j Nakońcach trzpieni rysujemy oraz wyciągamy blokady dla zębatki(5k) o wysokości 500 um Gotowy projekt zapisujemy w katalogu projektu. 5k
6. Składanie projektu: Z menu programu wybieramy Nowy/Zespół Z wstążki złóż wybieramy wstaw a następnie wybieramy plik z gotową podstawką pod zębatki. Wybrany element upuszczamy na polu roboczym. Znów wybieramy opcję wstaw a następnie pierwszą z zębatek, upuszczamy ją na polu roboczym. Aby połączyć współosiowo elementy wybieramy z palety złóż/wiązanie(6a) a następnie wstawiające/przeciwstawne(6b). 6c 6a 6b Należy ustawić odsunięcie na co najmniej 200um z uwagi na konieczność późniejszego uwolnienia elementu. Brak odsunięcia będzie skutkował brakiem możliwości ruchu elementu. Min 200um odstępu
Procedurę wstawiania powtórzyć dla kolejnych zębatek. Na gotowym projekcie przeprowadzić analizę kolizji. Z wstążki Sprawdź wybieramy Analiza Kolizji(6d) a następnie zaznaczamy interesujące nas tryby(6e). 6e 6d Klikamy ok po otrzymaniu komunikatu o braku kolizji pomiędzy trybami oraz trybami i podstawką możemy zapisać gotowy zespół. 7. Konwersja do.stl Formatem pliku rozpoznawanym przez drukarki 3D jest format.stl, zawiera on informacje o geometrii danego elementu. Zapis w programie odbywa się przez Plik/zapisz jako/zapisz kopię jako następnie w oknie dialogowym należy wybrać format pliku jako.stl(7a) oraz w opcjach zaznaczyć 7b 7a wysoką rozdzielczość. Gotowe pliki zębatek(.ipt), podstawki(.ipt), złożeniowe(.iam), oraz wygenerowaną geometrie(.stl) należy wysłać prowadzącemu ćwiczenie na 2 tygodnie przed ćwiczeniem pomiarowym.
Zagadnienia do wykonania Zaprojektować układ zębatek zgodnie z zaleceniami prowadzącego.