Stereolitografiya uchun DFM tahlili - DFM analysis for stereolithography - Wikipedia

SLA jarayoni orqali tezkor prototiplash uchun ish stoli sozlamalari

Yilda qo'shimchalar ishlab chiqarish uchun dizayn (DFAM), ikkala keng mavzu mavjud (ular ko'pchilikka tegishli qo'shimchalar ishlab chiqarish jarayonlar) va muayyan AM jarayoniga xos bo'lgan optimallashtirishlar. Bu erda tasvirlangan Stereolitografiya uchun DFM tahlili, unda ishlab chiqarish uchun mo'ljallangan dizayn (DFM) mulohazalari qo'llaniladi loyihalash tomonidan ishlab chiqariladigan qism (yoki yig'ish) stereolitografiya (SLA) jarayoni. SLA-da uning qismlari fotosuratdan qurilgandavolanadigan suyuqlik qatron ta'sirlanganda davolaydigan lazer qatronlar yuzasini ko'zdan kechiruvchi nur (fotopolimerizatsiya ). Qatronlar o'z ichiga oladi akrilat, epoksi va uretan odatda ishlatiladi. Murakkab qismlar va yig'ilishlar to'g'ridan-to'g'ri bir xilda amalga oshirilishi mumkin, masalan, oldingi ishlab chiqarish shakllariga qaraganda ko'proq kasting, shakllantirish, metall ishlab chiqarish va ishlov berish. Bunday uzluksiz jarayonni amalga oshirish dizaynerdan ushbu qismning (yoki yig'ilishning) ishlab chiqarilishi to'g'risida mulohaza yuritishni talab qiladi. Har qanday mahsulotni loyihalash jarayonida DFM mulohazalari takrorlanishni, vaqtni va moddiy chiqindilarni kamaytirish uchun muhimdir.

Stereolitografiyaning muammolari

Materiallar

Haddan tashqari o'rnatishning o'ziga xos moddiy xarajatlari va uchinchi tomon qatronlari uchun yordamning etishmasligi SLA jarayoni bilan bog'liq asosiy muammo:.[1] Materialni tanlash (dizayn jarayoni) qo'llab-quvvatlanadigan qatronlar bilan cheklangan. Demak, mexanik xususiyatlar ham aniqlangan. Kutilayotgan stresslar bilan kurashish uchun o'lchamlarni tanlab kattalashtirishda, keyingi davolash ultrabinafsha nurlari va issiqlik bilan ishlov berish orqali amalga oshiriladi.[2] Mexanik xususiyatlar uchun foydali bo'lsa-da, qo'shimcha polimerizatsiya va o'zaro bog'liqlik qisqarish, burish va qoldiq termal stresslarga olib kelishi mumkin.[3] Shunday qilib, qism "yashil" bosqichda, ya'ni ishlov berishdan oldin bosqichda ishlab chiqilishi kerak.

O'rnatish va ishlov berish

SLA jarayoni - bu qo'shimchalar ishlab chiqarish jarayon. Shunday qilib, yo'nalish, jarayon kengligi, qo'llab-quvvatlovchi tuzilmalar va boshqalar kabi dizayn masalalarini hisobga olish kerak.[4]Yo'nalish qo'llab-quvvatlash tuzilmalariga, ishlab chiqarish vaqtiga, qismning sifatiga va qismning narxiga ta'sir qiladi.[5] Yo'naltirilganligi sababli murakkab tuzilmalar to'g'ri ishlab chiqarilmasligi mumkin, bu esa mumkin bo'lmagan stresslarga olib keladi. Bu erda DFM ko'rsatmalari qo'llanilishi mumkin. Stereolitografiyani loyihalashtirish maqsadga muvofiqligi analitik tomonidan tasdiqlanishi mumkin [6] shuningdek, simulyatsiya va / yoki ko'rsatmalar asosida [7]

Qoidalarga asoslangan DFM mulohazalari

DFM-dagi qoidalarga asoslangan mulohazalar, ishlab chiqarish jarayonida ishlamay qolmaslik uchun qism javob beradigan ba'zi mezonlarga ishora qiladi. Jarayon ketma-ket ishlab chiqarish texnikasini hisobga olgan holda, bu qismning murakkabligi uchun hech qanday cheklov yo'q. Ammo ba'zi bir qoidalar printerni ishlab chiqaruvchi / akademiya tomonidan tajriba asosida ishlab chiqilgan bo'lib, ularga tegishli qismlarning ayrim xususiyatlari "maqsadga muvofiqligi" chegaralarida bo'lishini ta'minlash uchun amal qilinishi kerak.

Printer cheklovlari

SLA ishlab chiqarishda cheklovlar / cheklovlar printerning aniqligi, qatlam qalinligi, qotish tezligi, bosib chiqarish tezligi va boshqalardan kelib chiqadi. Loyihalash paytida printerning turli cheklovlari e'tiborga olinadi:[8]

  • Minimal devor qalinligi (qo'llab-quvvatlanadigan va qo'llab-quvvatlanmaydigan): Geometriyadagi devor qalinligi qatronlar o'lchamlari bilan cheklangan. Qo'llab-quvvatlanadigan devorlarning uchlari boshqa devorlarga ulangan. Qalinligi chegarasidan pastroqda, devorlar po'stlash paytida burishishi mumkin. Qo'llab-quvvatlanmaydigan devorlar ajralib chiqish uchun yanada ko'proq javobgar bo'ladi, shuning uchun bunday holat uchun yuqori chegara hisoblanadi.
  • Chiqib ketish (maksimal qo'llab-quvvatlanmaydigan uzunlik va minimal qo'llab-quvvatlanmaydigan burchak): Chiqib ketish - bu qismga xos bo'lmagan geometrik xususiyatlar. Ular qo'llab-quvvatlash tuzilmalari tomonidan qo'llab-quvvatlanishi kerak. Tuzilmalar ta'minlanmaganida maksimal chegara mavjud. Bu o'z og'irligi ostida egilishni kamaytirish uchun. Juda sayoz burchaklar uzoqroq qo'llab-quvvatlanmaydigan (proektsiyalangan) uzunlikka olib keladi. Demak, buning minimal chegarasi.
  • Maksimal ko'prik oralig'i: Faqatgina uchlarida qo'llab-quvvatlanadigan nurga o'xshash inshootlarning sarkmasını oldini olish uchun bunday inshootlarning maksimal uzunligi cheklangan bo'lishi kerak. Agar buning iloji bo'lmasa, tovon puli uchun kenglikni oshirish kerak.
  • Minimal vertikal tirgak diametri: Bu ingichka xususiyatni to'lqinli bo'lish chegarasidan yuqori bo'lishini ta'minlash uchun.
  • Yivlarning minimal o'lchamlari va bo'rttirma detallari: Oluklar muhrlangan va bo'rttirma qism yuzasida sayoz ko'tarilgan xususiyatlardir. O'lchamlari chegaradan kichikroq bosilgan xususiyatlarni tanib bo'lmaydi.
  • Geometriyalar orasidagi minimal bo'shliq: Bu qismlarning birlashmasligini ta'minlash uchun.
  • Minimal teshik diametri va egrilik radiusi: Bosib chiqarish o'lchamlari bilan sezilmaydigan kichik egriliklar yopilishi yoki silliqlashi / birlashishi mumkin.
  • Nominal diametrlarning minimal ichki hajmi: Juda kichik hajmlar to'ldirilishi mumkin.

Yordam tuzilmalari

Lego blokini qo'llab-quvvatlovchi tuzilmalarni aks ettiruvchi grafik

Agar nuqta quyidagicha yordamga muhtoj:[9]

  • Bu kamroq chekkalarni qo'llab-quvvatlashning so'nggi nuqtasi
  • Agar ortiqcha uzunligi kritik qiymatdan ko'p bo'lsa
  • Bu qo'llab-quvvatlashning geometrik markazida kamroq tekislikda joylashgan

Bosib chiqarishda qo'llab-quvvatlovchi tuzilmalar dizaynning bir qismi bo'lib xizmat qiladi, shuning uchun ularni loyihalashda ularning cheklovlari va afzalliklari yodda tutiladi. Asosiy fikrlarga quyidagilar kiradi:

  • Sayoz burchak geometriyasini qo'llab-quvvatlash: Sayoz burchaklar, agar qo'llab-quvvatlovchilar bir xil darajada ta'minlanmagan bo'lsa, noto'g'ri qatronlar (strukturaning mustahkamligi muammolari) davolanishiga olib kelishi mumkin. Odatda, ma'lum bir burchak ostida (odatda 45 daraja atrofida), sirt qo'llab-quvvatlashni talab qilmaydi.
  • O'sib chiqadigan taglik: Yirtib tashlamaslik uchun taglik qismining qalinligini oshiring. Osilib turgan poydevorda keskin o'tishlardan saqlaning.
  • Havoning cho'ntagi: Qo'llab-quvvatlovchilarsiz, tekis yuzasi va geometriyadagi teshiklari bo'lgan bosma qismlar havo pufakchalarini yaratishi mumkin. Parcha bosib chiqarilgandan so'ng, ushbu havo cho'ntaklari modeldagi bo'shliqlarni keltirib chiqarishi mumkin. Bunday holda, qo'llab-quvvatlovchi tuzilmalar havo pufakchalari chiqib ketishi mumkin bo'lgan yo'llarni yaratadi.[10]
  • Tuzilishi muvofiqligi: Ichki hajm yuzasi uchun moslikni ko'rib chiqing.
  • Xususiyat yo'nalishiO'sish yaxshi qo'llab-quvvatlanishini ta'minlash uchun yo'nalish.

Qismni yotqizish yo'nalishi

SLA jarayonida qo'llab-quvvatlash tuzilmalarining ahamiyati va yo'nalishi. Ob'ekt, birinchi holatda, kuchga bog'liq muammolarga ega va uni ishlab chiqarish uchun ikkinchi holatga qaraganda ko'proq vaqt talab etiladi.

Partiya yo'nalishi SLA jarayoni uchun DFM tahlilida juda muhim qaror. Qurilish vaqti, sirt sifati, qo'llab-quvvatlovchi inshootlarning hajmi / soni va boshqalar bunga bog'liq. Ko'pgina hollarda, faqat qismni qayta yo'naltirish orqali ishlab chiqarish muammolarini hal qilish mumkin. Masalan, sayoz burchakka ega bo'lgan baland geometriya tik burchaklarni ta'minlash uchun yo'naltirilgan bo'lishi mumkin. Shunday qilib, muhim masalalarga quyidagilar kiradi:

  • Yuzaki qoplamani yaxshilash: Qismni shunday yo'naltiringki, tanqidiy sirtdagi xususiyat yo'q bo'lsin. Algoritmik nuqtai nazardan erkin sirt har xil tekislik yuzalarining birikmasiga parchalanadi va har biriga og'irlik hisoblab chiqiladi / beriladi. Sirtni eng yaxshi ishlov berish uchun og'irliklarning umumiy miqdori minimallashtiriladi.[9]
  • Qurilish vaqtini qisqartirish: Qurilish vaqtini taxminiy hisoblash tilim yordamida amalga oshiriladi. Qurilish vaqti har bir bo'lakning sirt maydonlari yig'indisiga mutanosibdir. (Qismning balandligi sifatida taxmin qilish mumkin)
  • Yordam strukturasini optimallashtirish: Qo'llab-quvvatlanadigan maydon yo'nalishga qarab farq qiladi. Ba'zi yo'nalishlarda qo'llab-quvvatlash maydonini kamaytirish mumkin.
  • Oson tozalanadi: Qatlamlarning prognoz qilinadigan maydoni asta-sekin o'zgarib turadigan yo'nalishni o'zgartirish, bosib chiqarish jarayonida davolangan qatlamni tozalashni osonlashtiradi. Yo'nalish shuningdek, keyingi bosqichlarda qo'llab-quvvatlovchi tuzilmalarni olib tashlashga yordam beradi.

Rejalashtirilgan DFM mulohazalari

DFMdagi rejaga asoslangan mulohazalar jarayonlar rejasi tufayli kelib chiqadigan mezonlarga ishora qiladi. Qoidalarga asoslangan mezonlarga javob beradigan qism ishlab chiqarishda ishlamay qolmaslik uchun, ularni ishlab chiqarish ketma-ketligi tufayli ba'zi bir ishlab chiqarishdagi qiyinchiliklarga duch kelish uchun ularni bajarish kerak.

Geometrik tikuvchilik

Ishlab chiqarish xarajatlari va vaqtini pasaytirish hamda ishlab chiqarish qismlarining xatti-harakatlarini taqlid qiladigan funktsional prototiplarni ishlab chiqarish uchun qismning ba'zi bir muhim bo'lmagan geometrik xususiyatlarini o'zgartirish.[11]

Geometrik tikuvchilik yuqorida tavsiflangan materiallar xususiyatlari va jarayonlar farqlarining mos kelmasligini ta'minlaydi. Ham funktsionallik, ham ishlab chiqarish muammolari hal qilinadi. Funktsionallik masalalari stress va burilish xatti-harakatlarining anomaliyalarini qoplash uchun qismning o'lchamlarini "moslashtirish" orqali hal etiladi.[11] Ishlab chiqarishga oid muammolar ishlab chiqarilishi qiyin bo'lgan geometrik atributlarni aniqlash (DFM qo'llanmalarining ko'pchiligida qo'llaniladigan yondashuv) yoki ishlab chiqarish jarayonlarini simulyatsiya qilish orqali hal qilinadi. RP tomonidan ishlab chiqarilgan qismlar uchun (SLAda bo'lgani kabi) muammoli formulalar moddiy-protsessual geometrik tikuvchilik (MPGT) /RP deb nomlanadi Birinchidan, dizayner quyidagi ma'lumotlarni aniqlaydi: qismning SAPR parametrlari; funktsional, geometriya, xarajatlar va vaqt xususiyatlari bo'yicha cheklovlar va maqsadlar; ushbu cheklovlar va maqsadlar uchun tahlil modellari; maqsadlarning maqsadli qiymatlari; va maqsadlar uchun afzalliklar.DFM muammosi keyinchalik dizayner MPGT shablonini ushbu ma'lumot bilan to'ldirganda va ishlab chiqaruvchiga yuborishda, qolgan "ishlab chiqarishga tegishli" ma'lumotni to'ldirishda shakllanadi. Tugallangan formuladan so'ng, ishlab chiqaruvchi endi DFM muammosini hal qila oladi, uning qismi dizayni GT-ni bajaradi. Shunday qilib, MPGT dizayner va ishlab chiqaruvchi o'rtasida raqamli interfeys bo'lib xizmat qiladi.SLA jarayonida geometrik tikuvchilik uchun turli xil jarayonlarni rejalashtirish (PP) ishlab chiqilgan.[12][13]

DFM ramkalari

Ishlab chiqarish jarayoni bilan bog'liq bo'lgan cheklovlar dizaynga moslashtiriladi. Bu DFM muammolarini aniqlashda, qidirish usuli sifatida harakat rejalarini o'rganishda yordam beradi. Adabiyotda turli xil DFM ramkalari ishlab chiqilgan. Ushbu ramkalar qarorlarni qabul qilishning turli bosqichlarida yordam beradi, masalan:

  • Mahsulot jarayoniga mos kelish: Loyihalash bosqichida ishlab chiqarish masalalarini ko'rib chiqilishini ta'minlash SLA jarayoni to'g'ri tanlov ekanligi to'g'risida tushuncha beradi. Tez prototip yaratish turli usullar bilan amalga oshirilishi mumkin. Odatiy tashvish - bu jarayonning narxi va mavjudligi. Ushbu DFM Framework orqali dizayner SLA Process-da komponentlarning ishlab chiqarilishini engillashtirish uchun kerakli dizayn o'zgarishlarini amalga oshirishi mumkin.[14] Ushbu ramka, shuning uchun mahsulot ishlab chiqarish rejasiga mos kelishini ta'minlaydi.
  • Xususiyatlarni aniqlash: Bu tijorat SAPR / CAM dasturiy ta'minotidagi birlashgan jarayonlarni rejalashtirish vazifalari orqali amalga oshiriladi. Bu virtual ishlab chiqarish muhitida yuzaga kelishi mumkin bo'lgan qiyinchiliklar to'g'risida tasavvurga ega bo'lish uchun ishlab chiqarish jarayonini simulyatsiya qilishni o'z ichiga olishi mumkin. Bunday birlashtirilgan vositalar rivojlanish bosqichida.[iqtibos kerak ]
  • Funktsional jihatlar: Ayrim hollarda, qismlar alohida bosib chiqarish va yig'ish o'rniga, montaj to'g'ridan-to'g'ri bosiladi. Bunday holatlarda, masalan, qatronlar oqimi kabi hodisa funktsionallikka jiddiy ta'sir ko'rsatishi mumkin, bu faqat qoidalarga asoslangan tahlil orqali hal qilinishi mumkin emas. Darhaqiqat, qoidalarga asoslangan tahlil faqat dizayn chegaralarini ta'minlash uchun mo'ljallangan, ammo yakuniy qismning o'lchamlari ishlab chiqarish uchun rejaga asoslangan holda tekshirilishi kerak. So'nggi o'n yillikda bu borada katta tadqiqotlar olib borilmoqda.[15][16] DFM ramkalari ishlab chiqilmoqda va paketlarga joylashtirilmoqda.[17]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ 3D bosib chiqarish muammolari va muammolari: Moddiy xarajatlar
  2. ^ Bartolo, Paulo. Stereolitografiya: materiallar, jarayonlar va qo'llanmalar. Springer, 2011, p. 130
  3. ^ D Karalekas, Aggelopulos "Sekinlashgan shtammlarni stereolitografiyada o'rganish, davolangan akril fotopolimer qatroni, "" Materiallarni qayta ishlash texnologiyasi jurnali ", 136-jild, 1-3-sonlar, 2003 yil 10-may, 146-150-betlar.
  4. ^ Stereolitografiya jarayonida Z o'qi muammolarini hal qilish[doimiy o'lik havola ]
  5. ^ Lan Po-Ting, Chou Shuo-Yan, Chen Lin-Lin, Gemmill Duglas (1997). "Stereolitografiya apparati yordamida tezkor prototiplash uchun ishlab chiqarish yo'nalishlarini aniqlash". Kompyuter yordamida loyihalash. 29: 53–62. doi:10.1016 / S0010-4485 (96) 00049-8.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  6. ^ Shyamasundar, RudrapatnaK. "Stereolitografiyada dizaynning maqsadga muvofiqligi, "" Dasturiy ta'minot texnologiyalari va nazariy kompyuter fanlari asoslari ", 761-jild Springer, 1993 y.,
  7. ^ D Pham, S Dimov, R Gault, "Stereolitografiyada qism yo'nalishi, "" Xalqaro ilg'or ishlab chiqarish texnologiyalari jurnali ", 15-jild, 9-son, 1999-08-01, 674-682-betlar.
  8. ^ Xususiyatlar | Formalar
  9. ^ a b "Arxivlangan nusxa" (PDF). Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2015-09-29. Olingan 2015-09-29.CS1 maint: nom sifatida arxivlangan nusxa (havola)
  10. ^ "Formlabs-ni qo'llab-quvvatlash".
  11. ^ a b Sambu, S., Y. Chen va D.V. Rozen, geometrik tikuvchilik: tezkor prototiplash va tezkor asbobsozlik uchun ishlab chiqarish uslubi dizayni. Mexanik dizayn jurnali, 2004. 126: p. 1-10.
  12. ^ G'arbiy, AP, Sambu, S. va Rozen, D.V. (2001), "Stereolitografiyada ishlash ko'rsatkichlarini yaxshilash uchun jarayonlarni rejalashtirish usuli", Kompyuter yordamida dizayn, jild. 33, № 1, 65-80 betlar
  13. ^ Lin-Charni, CM va Rozen, D.V. (2000), "Aniqlik modellari va ulardan stereolitografiya jarayonini rejalashtirishda foydalanish", Rapid Prototyping Journal, Vol. 6 № 2, 77-86 betlar
  14. ^ Susman, G.I., Dizayn va ishlab chiqarishni raqobatbardosh ustunlik uchun integratsiya qilish. 1992 yil, Nyu-York: Oksford universiteti matbuoti.
  15. ^ A.G.M. Mishel "Kadr konstruktsiyalarida material tejamkorligi chegaralari ", Falsafiy jurnal 6-seriya, 8-jild, 47-son, 1904 y
  16. ^ Mishelning optimal tuzilishi, NACA
  17. ^ Qo'shimcha ishlab chiqarish muammolari uchun dizayn uchun DFM doirasi

Tashqi havolalar