Dokładność geometryczna jest jednym z fundamentalnych kwalifikatorów poprawności procesów wytwarzania części maszyn i urządzeń. Jest ona wynikiem wielu składowych, stanowiących o całościowym efekcie procesu produkcyjnego.
W celu zapewnienia dokładności geometrycznej niezbędna jest integracja systemów CAD/CAM/RP/CMM (ang. computer-aided design/computer-aided manufacturing/rapid prototyping/coordinate measuring machine), będących holistycznym środowiskiem powstawania wyrobów, niezależnie od dziedziny zastosowania [1]. Na czym polega metoda FFF?
Z artykułu dowiesz się:
- co wpływa na dokładność połączeń wielowypustowych wytwarzanych z zastosowaniem technik addytywnych,
- jakie modele badawcze opracowano dla koła zębatego,
- jaka jest interpretacja wyników przeprowadzonych pomiarów.
Określenie dokładności wykonania części o skomplikowanej geometrii wytwarzanych w procesie RP może być realizowane z zastosowaniem współrzędnościowej techniki pomiarowej. Integracja systemów komputerowego wspomagania projektowania (CAD) i wytwarzania (CAM/RP) oraz pomiarowych metod współrzędnościowych (CMM) pozwala na znaczne przyspieszenie procesu produkcyjnego wysokiej jakości części maszyn. Jest to szczególnie ważne w przypadku wytwarzania elementów zespołu, dla których istotne są wymiary odpowiadające za ich poprawny montaż [2, 3].
Tematyka podjęta w niniejszym opracowaniu ma na celu zobrazowanie problemów oraz zjawisk wpływających na dokładność połączeń wielowypustowych wytwarzanych z zastosowaniem wybranych technik addytywnych. Zadanie, jakie zostało podjęte w pracy badawczej, wynikło z braku dostępności wiarygodnych informacji dotyczących wielkości odchyłek geometrii wynikających z zastosowanych technik wytwarzania oraz stosowanych materiałów [4, 5]. Podawane przez producentów materiałów oraz drukarek 3D informacje nie dają pełnego obrazu deformacji geometrii wynikających z zastosowanej metody wytwarzania. Ponadto brakuje opracowań zawierających wytyczne dotyczące przewidywania odpowiednich luzów montażowych podczas projektowania połączeń wielowypustowych. Jest to istotne zagadnienie, gdyż połączenia te odpowiadają pośrednio za poprawną pracę np. przekładni zębatych [6]. Wykonane badania dotyczyły analizy połączeń wielowypustowych wytwarzanych z zastosowaniem technologii Fused Filament Fabrication (FFF) [7-9]. Do procesów wytwórczych zastosowano materiał PLA. Modele badawcze opracowano dla koła zębatego osadzonego na wałku za pośrednictwem połączenia wielowypustowego.
W przeprowadzonych badaniach pominięte zostały rozważania dotyczące analizy dokładności geometrii wieńca zębatego. Interpretacja wyników pomiarów skupia się natomiast na samym wpływie wielkości projektowanych luzów połączenia wielowypustowego na poprawność lub możliwość jego montażu. Przedstawione wyniki zostały opracowane na podstawie pomiarów serii 5 próbek o takiej samej geometrii dla każdej zdefiniowanej wielkości luzu. Z uwagi na rozmiar opracowania przedstawione zostały wybrane reprezentatywne analizy.
Problematyka badawcza
Celem pracy było określenie wpływu wielkości luzów montażowych planowanych na etapie modelowania geometrii połączenia wielowypustowego dedykowanego do wytwarzania z zastosowaniem wybranych przyrostowych technik wytwarzania. Z uwagi na deformacje geometrii powstające w trakcie wytwarzania niezbędne było określenie wpływu kształtu geometrii bazowej na możliwość późniejszego poprawnego montażu połączenia wielowypustowego.
Na zakres pracy składają się:
- Przeprowadzenie procesu modelowania geometrii wielowypustów o geometrii nominalnej oraz z założonymi luzami montażowymi (rys. 1).
- Wytworzenie 5 serii prototypów dla każdej zaprojektowanej geometrii (rys. 2) [10, 11].
- Przeprowadzenie procesu postprocessingu w celu adekwatnego przygotowania próbek badawczych.
- Przeprowadzenie procesów pomiarowych i wykonanie analizy dokładności wykonanych modeli z użyciem systemu GOM Inspect (rys. 3, 4).
- Porównanie uzyskanych wyników i analiza w odniesieniu do rzeczywistych modeli badawczych odniesionych do geometrii nominalnej bez korekty geometrii.
