Mecatrónica Módulo 9: Prototipado Rápido

Transcripción

1 Mecatrónica Módulo 9: Prototipado Rápido Solución (Concepto) prof. dr. hab. inz. Edward Chlebus dr inż. Bogdan Dybała, dr inż. Tomasz Boratyński dr inż. Jacek Czajka dr inż. Tomasz Będza dr inż. Mariusz Frankiewicz mgr inż. Tomasz Kurzynowski Universidad Politécnica de Wroclaw, Polonia Proyecto ampliado de transferencia del concepto europeo para la calificación agregada de la Mecatrónica las fuerzas especializadas en la producción industrial globalizada Proyecto EU Nr MINOS, Plazo: 2005 hasta 2007 Proyecto EU Nr. DE/08/LLP-LdV/TOI/ MINOS**, Plazo: 2008 hasta 2010 El presente proyecto ha sido financiado con el apoyo de la Comisión Europea. Esta publicación (comunicación) es responsabilidad exclusiva de su autor. La Comisión no es responsable del uso que pueda hacerse da la información aquí difundida.

2 Colaboradores en la elaboración y aprobación del concepto conjunto de eseñanza: Technische Universität Chemnitz, Institut für Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse, Deutschland Projektleitung Corvinus Universität Budapest, Institut für Informationstechnologien, Ungarn Universität Stockholm, Institut für Soziologie, Schweden Technische Universität Wroclaw, Institut für Produktionstechnik und Automatisierung, Polen Henschke Consulting Dresden, Deutschland Christian Stöhr Unternehmensberatung, Deutschland Neugebauer und Partner OHG Dresden, Deutschland Korff Isomatic sp.z.o.o. Wroclaw, Polen Euroregionale Industrie- und Handelskammer Jelenia Gora, Polen Dunaferr Metallwerke Dunajvaros, Ungarn Knorr-Bremse Kft. Kecskemet, Ungarn Nationales Institut für berufliche Bildung Budapest, Ungarn IMH, Spanien VUT Brno, Tschechische Republik CICmargune, Spanien University of Naples, Italien Unis, Tschechische Republik Blumenbecker, Tschechische Republik Tower Automotive, Italien Bildungs-Werkstatt ggmbh, Deutschland VEMAS, Deutschland Concepto conjunto de enseñanza: Libro de texto, libro de ejercicios y libro de soluciones Módulo 1-8: Fundamentos / Competencia intercultural y administración de proyectos / Técnica de fluidos / Accionamiento y mandos eléctricos /: Componentes mecatrónicos / Sistemas y funciones de la mecatrónica / La puesta en marcha, seguridad y teleservicio / Mantenimiento y diagnóstico Módulo 9-12: Prototipado Rápido/ Robótica/ Migración Europea/ Interfaces Todos los módulos están disponibles en los siguientes idiomas: Alemán, Inglés, español, italiano, polaco, checo, húngaro Más Información Dr.-Ing. Andreas Hirsch Technische Universität Chemnitz Reichenhainer Straße 70, Chemnitz, Deutschland Tel: + 49(0) Fax: + 49(0) minos@mb.tu-chemnitz.de Internet: oder

3 1. Qué es CAD? CAD significa Diseño Asistido por Ordenador. Este tipo de software permite el diseño de un elemento o mecanismo detallado inventado por un ingeniero. Construcciones CAD apoya los sistemas y procesos de diseño, que se utilizan para dibujo y modelado geométrico. 2. Qué es el modelado geométrico? El modelado geométrico es una técnica utilizada para describir las formas de un objeto. Los sistemas CAD permiten mejorar el proceso de diseño, así como acortar el tiempo de desarrollo de productos. 3. Cómo acelerar el diseño? En los sistemas CAD en las bibliotecas de objetos listos (tornillos, rodamientos, etc.) que pueden ser utilizados en obras de diseño. Un constructor no tiene que utilizar varios tipos de catálogos, para la búsqueda de cualquier elemento. Se puede encontrar en el sistema base o adicionalmente descargar su modelo 3D para su diseño. 4. Cuáles son las principales características de los sistemas de CAD? Las principales características de los sistemas CAD son: modelado de objetos geométricos Creación y edición de documentación de la construcción El ahorro y el almacenamiento de documentación en formato electrónico tanto como archivos o bases de datos intercambio de datos con otros sistemas la creación de proyectos en tres dimensiones de los elementos construidos la creación de planos de montaje de varias partes separadas trabajando en un proyecto único por muchas personas Actualización automática de todos los planos de montaje después de cambiar a uno de ellos estimación de costos automática, la cooperación con el almacén, etc. 5. Cuáles son las ventajas derivadas de la utilización de los sistemas de CAD? Las ventajas de utilizar sistemas de CAD: posibilidad de determinar la solución óptima de diseño mejora de la calidad de la solución obtenida (modelos matemáticos precisos)

4 aliviar al diseñador de perder el tiempo en aburridas rutinas (redacción, los cálculos) aumento de las posibilidades de utilizar las soluciones existentes de diseño, gracias a bases de datos informáticas de las normas vigentes y catálogos posibilidad de simular el comportamiento del objeto diseñado en diversas condiciones, tan pronto como en la etapa de diseño 6. Cuáles son las etapas del proceso de diseño en el sistema CAD? Un proceso de CAD consta de 6 etapas: Es necesario el reconocimiento Definición del problema síntesis Análisis y optimización evaluación presentación 7. Indique los tipos de modelos en CAD. Se utilizan dos tipos de modelos geométricos: superficie / plano con contornos espacial con ayuda de elementos de tres dimensiones 8. Qué es la STL? STL Triangulación estándar de lenguajes es un formato básico de intercambio de datos en procesos de prototipado rápido. La tarea principal del formato es la transferencia de modelos CAD en 3D para dispositivos rápida de prototipos. En la actualidad, la mayoría de CAD / CAM programas tienen la capacidad de guardar el modelo en formato STL, lo que podría ser leído por casi todos los sistemas de prototipado rápido. 9. Cómo se construye un modelo STL (un dibujo será de utilidad)? STL consiste en una lista de las superficies triangulares, también llamado triángulo de la red, que se define como un conjunto de vértices, aristas y triángulos conectados entre sí de tal manera que cada arista y vértice es compartido por al menos dos triángulos adyacentes (el vértices reglavértice). En otras palabras, la red presenta un triángulo de aproximación de las superficies de un modelo 3D guardados en el formato STL. La representación, sin embargo, omite elementos tales como puntos, líneas, curvas, capas y colores.

5 10. Decir qué hace el Estado vértice a vértice? Versión 1 Cada arista y cada vértice del triángulo son comunes al menos a dos triángulos adyacentes. Versión 2 Cada uno comparte dos vértices del triángulo con triángulos adyacentes y ningún vértice de un triángulo puede acostarse sobre un lado de otro triángulo. Para el "vértice a vértice" regla que se cumple, en el triángulo 1 debe estar dividido en dos triángulos como se muestra en la figura "b" o triángulos 2 y 3 deberían fusionarse, como se muestra en la figura "c". 11. Qué parámetros describen un triángulo? Un triángulo es descrito por un conjunto de X, Y, Z coordenadas para cada vértice y por el vector normal, dirigido desde una superficie determinada hacia el exterior del modelo.

6 12. Cómo puede la orientación de un triángulo ser determinada de la STL? 1. Basándose en un vector normal, dirigida exterior. 2. Al observar el modelo desde su exterior, el orden de los vértices es hacia la izquierda. En la figura anterior, se presentan dos superficies triangulares. La superficie de la izquierda se ve desde el interior, lo que se indica por el acuerdo de las agujas del reloj de los vértices del triángulo y la dirección del vector normal. La situación opuesta ocurre en el caso del triángulo rectángulo, visto desde el exterior del modelo. 13. Cuáles son los errores más comunes y los defectos en el formato STL? Incompatibilidad con la Regla vértice a vértice

7 Variabilidad (fuga) Superficies "degeneradas. Errores en los Modelos Redundancia 14. Cuáles son las actividades de pre proceso en Rapid Prototyping? Un modelo CAD exportados al formato STL debe estar preparado para el proceso de construcción en uno de los dispositivos de creación de prototipos rápidos. Las actividades de pre proceso se pueden realizar en uno de los programas dedicados a este uso, que permiten el procesamiento de archivos STL. 15. Describa al menos 4 operaciones que son posibles en el pre proceso de las actividades en Rapid Prototyping. Visualización, las mediciones, la manipulación del modelo Fijación de archivos STL, recorte de las superficies, la detección de doble triángulo Preparación de las intersecciones de los archivos de STL, agujeros (perforación), tirando de la superficie Operaciones booleanas, la reducción de los triángulos, suavizado, añadir títulos o signos (caracteres) Detección de la colisión Coloración archivos STL La división de modelos en capas Generación de estructuras de soporte 16. Cuál es la estructura de apoyo y para que se usa? En la opción de estructura de apoyo se pueden encontrar dispositivos que se basan en los materiales en polvo (metales, cerámica, yeso, etc.) Apoyarse en estas tecnologías es necesario para garantizar la estabilidad mientras se quita los elementos producidos, así como para estabilizar las capas iniciales, de modo que, si bien al poner otra capa de polvo de la capa previamente construida y refuerzos de proyectar los elementos del modelo no sería dañado. 17. Qué es el Prototipado Rápido? El prototipado rápido es un método para la rápida, fabricación capa por capa de los modelos físicos directamente de modelos CAD.

8 18. Qué es lo que diferencia a las tecnologías de prototipado rápido de los convencionales? Todos los métodos son similares entre sí y que se basan en un aumento (sin residuos) del modelo de producción. Por lo tanto, son completamente diferentes de los métodos clásicos de producción modelo físico (debido a torneado, fresado, etc.), donde la conformación de los objetos se lleva a cabo a través de la eliminación mecánica de material (mecanizado de residuos). La creación de modelos utilizando técnicas de RP, donde cada capa subsiguiente es un reflejo exacto de la sección del modelo en un plano determinado, se basa en una adición de material laminado. 19. Cuáles son las principales aplicaciones de los modelos fabricados con tecnologías de Prototipado Rápido? Los prototipos de modelos sirven para llevar a cabo las primeras pruebas para la resistencia, la seguridad, montaje, transporte, etc. No sólo son útiles los manifestantes en el comercio, las negociaciones técnicas y de marketing, sino que también tienden a ser mucho más bienvenidos y fácilmente percibido por la gente que el dibujo estándar en 2D. Una mejor comprensión de un concepto lleva al ahorro de tanto tiempo y dinero. 20. Cómo son los prototipos utilizados en el diseño convencional? En un diseño tradicional, es un prototipo construido en la última fase de desarrollo del producto, poco después de las soluciones se establecen, los materiales seleccionados y el análisis junto con la selección de una variante final terminado. Tal es por lo general una imagen del producto final que se somete a los exámenes funcionales que han de suministrar información acerca de las posibles correcciones técnicas y tecnológicas, así como cuál es el alcance de los parámetros de la explotación y la forma en que el producto debe utilizarse.

9 21. Cómo son los prototipos utilizados en el concepto de ingeniería concurrente? El diseño y desarrollo de acuerdo con el concepto de ingeniería concurrente no implica ningún efecto especial en cuanto a la fase de creación del primer prototipo. Esto sólo ahorra tiempo en la fase de diseño de este método al ser dueño de un desarrollo simultáneo del producto realizado por un equipo interdisciplinario de diseñadores, que trabaja en un entorno integrado de los sistemas CAD / CAM. Un producto se desarrolla simultáneamente en los ámbitos de la construcción, tecnología, proceso de planificación de producción y suministro de materiales o artículos semi acabados. El trabajo de un equipo de diseñadores es basado en tareas y se realiza de conformidad con el calendario establecido de la realización del diseño. El equipo también se encarga de las consultas relativas a los cambios y correcciones en la documentación de diseño. El primer prototipo se crea de manera similar como en el caso del proceso tradicional después de seleccionar la solución final de la construcción. 22. Cómo se usan los prototipos en Ingeniería Rápida? La Ingeniería Rápida le permite a un diseñador crear diferentes tipos de modelos físicos que tienen características prototípicas, de acuerdo a sus necesidades. Tal manera de diseñar permite la producción de prototipos en todas las fases de desarrollo de productos, partiendo de la idea y concepto, a través de las conversiones y hasta la solución final. Un modelo CAD geométrica es la condición necesaria para producir un prototipo.

10 23. Cómo son los métodos de creación de prototipos divididos? En la actualidad, los métodos aplicados en la creación de un prototipo se pueden dividir en lo que respecta a la forma en que se creó un modelo de precisión de la realización, estado de agregación de materiales aplicados o finalmente, el uso futuro de un modelo. Los modelos pueden ser también divididos en lo que respecta a su aplicación, tales como: Las personas aproximadamente que reflejan la forma del producto final y la verificación preliminar de la forma o dimensión prototipos funcionales que consta de cerca de algunos parámetros o idénticos a los parámetros del producto final y permitiendo su presentación producto terminado producidos utilizando métodos del PO como una serie de muestras que tiene todos los parámetros típicos del producto 24. Qué hay que tener en cuenta para la toma de decisiones sobre la aplicación de un modelo de prototipo? Si bien la determinación de la aplicación de nuestro modelo, uno de los métodos disponibles debe ser seleccionada, así como considera debe ser la de materiales (plásticos, papel, metal, cerámica), dimensiones, precisión de la realización, construcción de modelos y costos de producción.

11 25. Clasificar las tecnologías de RP en lo que respecta a los procesos aplicados y los materiales. 26. Qué es el Rapid Tooling? El Rapid Tooling es el medio de fabricación de herramientas rápidas. Además, las técnicas antes mencionadas son para servir al propósito de desarrollo de nuevos productos (asignando características de un producto acabado, tales como: la aplicación de materiales adecuados, color, textura, etc., a los modelos de ejemplares mediante métodos RP), y también son obligado a producir un tipo especial de herramientas para la producción de nuevos artículos en series cortas. 27. Qué materiales se pueden se utilizan en tecnologías de Prototipado Rápido? Actualmente, con la ayuda de métodos de desarrollo rápido de prototipos los siguientes materiales pueden ser procesados: (foto) los polímeros, cera, plásticos, nylon, materiales cerámicos, materiales de madera, papel o incluso en polvo de metal. 28. Cuáles son las ventajas de tecnologías de Prototipado Rápido? rápida creación de modelos físicos una parte del modelo está disponible incluso durante el desarrollo de una construcción