Energii neconvenționale

1. OBIECTUL LUCRARII

Scopul principal al lucrarii este cunoasterea teoreticasi experimentala a tehnologiei FDM (Fused Deposition Modelling) de fabricatie rapida a prototipurilor.

2. CONSIDERATII TEORETICE

2.1. Prezentarea echipamentului

Acest procedeu de fabricare rapida a prototipurilor (FRP) se bazeaza pe incalzirea materialului de depus pana in apropierea punctului sau de topire si apoi depunerea acestui material topit acolo unde este nevoie, pentru construirea modelului dorit.

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca (UTC-N) detine in laboratorul de FRP o masina FDM 1650 (Fused Deposition Modeling), fabricata de firma Stratasys Inc. (SUA).

Sistemul de fabricare rapida a prototipurilor FDM 1650 din cadrul laboratorului de FRP al Universitatii Tehnice din Cluj-Napoca

Cheia procedeului consta in controlul riguros al temperaturii la care este incalzit si mentinut materialul in timpul depunerii. Materialul utilizat poate fi un fir din ceara speciala, nylon, poliamida sau plastic ABS. Incalzirea firului de ABS se realizeaza la o temperatura de 270 ?C, la care materialul se gaseste intr-o stare semilichida, el putand fi in continuare extrudat, printr-o duza de diametru foarte mic (0,254 mm sau 0,127mm).

Duza prin care este extrudat materialul plastic, aflat in stare semilichida, poate fi deplasata impreuna cu capul de incalzit pe care este fixata. Aceasta deplasare se face in planul XY, miscarea fiind controlata numeric de calculator.

Piesa in constructie se afla fixata pe o platforma ce se deplaseaza pe verticala, de-a lungul axei Z, miscare deasemenea controlata numeric, de catre echipamentul de comanda al masinii.

In acest fel se poate fabrica o piesa prin depunere de material acolo unde configuratia piesei respective o cere. Important este ca timpul de materializare a unui model virtual, construit pe calculator, intr-unul fizic ce poate fi folosit mai departe in pregatirea fabricatiei sau direct ca piesa functionala, este foarte scurt, in comparatie cu procedeele clasice de fabricatie.

2.2. Principiul de lucru

a) Preprocesarea

Pentru materializarea procedeului FDM sunt necesare o masina FDM (de exemplu masina FDM 1650) si o statie grafica sau un calculator Pentium cu o configuratie performanta, tehnica de calcul necesara preluarii unui fisier ,,.stl", sectionarii acestuia in straturi succesive, procesarii informatiilor geometrice necesare si transmiterii comenzilor la masina.

Gabaritul maxim al pieselor ce se pot fabrica utilizand masina FDM 1650 este un cub cu latura de 250 mm.

Conectarea masinii FDM 1650 la calculator sau la statia grafica este realizata printr-o interfata seriala de tipul RS-232.

Ca si la celelalte tehnologii de FRP, datele de intrare privind modelul 3D virtual construit pe calculator, sunt preluate dintr-un fisier de format special, de tip ,,.stl".

Sistemul Stratasys include si un pachet CAD/CAM specializat (,,QuickSlice"), care poate incarca fisierul ,,.stl", dupa care urmeaza celelalte etape de pregatire a datelor pentru masina.

In prima faza modelul 3D este orientat in planul XYZ, in submeniul ,,Orient Stl", scalat cu un factor de scalare fie cu un factor constant pe cele trei axe, fie cu factori de scalare diferiti pe fiecare axa in parte(utilizand optiunea ,,Unequal XYZ"). Scalarea este necesara pentru a compensa erorile care apar datorita faptului ca masina lucreaza la temperatura ridicata(firul de plastic este extrudat la cald), deci implicit vom avea deformatii pe modelul care va fi fabricat.

In continuare are loc generarea sectiunilor prin piesa (,,felierea") utilizand comanda ,,Create Slices", din cadrul submeniului ,,Slice" a programului ,,QuickSlice" , intervalul dintre doua sectiuni fiind de 0, 254 mm. Se observa din figura in meniul System Setup de asemenea datele referitoare la tipul de echipament utilizat, in cazul nostru masina FDM 1650, tipul de material de baza utilizat, in cazul nostru ABS P400, respectiv tipul de material pentru suport, in cazul nostru ABS P400 R. De asemenea sunt precizate date legate de tipul duzei folosite care este T12, atat pentru materialul de baza, cat si pentru materialul pentru suport.

Generarea sectiunilor prin piesa in cadrul submeniului ,,Slice" a programului ,,QuickSlice" In continuare , tot in meniul programului ,,QuickSlice" sunt generati suportii pentru sustinerea materialului piesei, in cadrul submeniului ,,Supports", acolo unde configuratia piesei o cere (piesa are o configuratie complexa sau prezinta goluri interioare).

Generarea suportilor in cadrul submeniului ,,Supports" a programului ,,QuickSlice" Din acelasi submeniu ,, Supports" , pentru creerea suportilor, utilizand comanda ,,Create Base", este

Analiza teoretica si experimentala a tehnologiei FDM (fused deposition modelling) de fabricare rapida a prototipurilor