Digitalizace průmyslu ve výuce (4. díl)

Tags: Digitalizace průmyslu | Petr Fořt | Studenti | VOŠ a SPŠ Žďár nad Sázavou | Výuka

V mi­nu­lém dílu jsme vy­ro­bi­li druhý ově­řo­va­cí pro­to­typ na­še­ho au­to­mo­bi­lu. Jedná se o vý­ro­bek s op­ti­ma­li­zo­va­nou kon­struk­cí a vý­ro­bou, který může být již zá­kla­dem pro sé­ri­o­věj­ší vý­ro­bu nebo tvor­bu mo­di­fi­ka­cí. V dneš­ním dílu na­še­ho se­ri­á­lu se po­dí­vej­me na op­ti­ma­li­za­ce ně­kte­rých kon­strukč­ních a tech­no­lo­gic­kých pro­ce­sů.

Všim­ne­me si výhod kom­plex­ní pa­ra­me­t­ri­za­ce pro­to­ty­pu v jeho di­gi­tál­ní po­do­bě, dále se po­dí­vá­me na tech­nic­kou do­ku­men­ta­ci a zmí­ní­me i ně­kte­ré z tipů usnadňují­cích pro­duk­ci na­še­ho au­to­mo­bi­lu.

Variantní parametrická konstrukce a snadná vyrobitelnost

Pro vý­ro­bu mo­de­lu au­to­mo­bi­lu máme při­pra­ven plně pa­ra­me­t­ric­ký kon­strukč­ní model, re­spek­ti­ve di­gi­tál­ní pro­to­typ, který svou kon­cep­cí po­sky­tu­je vy­so­kou va­ri­a­bi­li­tu. Zá­klad­ní plat­for­ma pod­voz­ku vy­chá­zí z jed­no­du­ché rá­mo­vé kon­struk­ce roz­dě­le­né na dvě zá­klad­ní části, u kte­rých lze měnit roz­vor ná­prav. Kola, pohon a ří­ze­ní vy­u­ží­vá snad­no do­stup­ných a vy­ro­bi­tel­ných sou­čás­tí. Al­ter­na­tiv­ně lze apli­ko­vat i slo­ži­těj­ší kon­strukč­ní uzly, vy­tvá­ře­né s vy­u­ži­tím CAE ná­stro­jů. V našem ukáz­ko­vém pří­kla­du je vidět na­sa­ze­ní CAE ná­stro­jů pro kon­struk­ci pře­vo­dov­ky s šik­mým, al­ter­na­tiv­ně ku­že­lo­vým ozu­be­ním. Slo­ži­tost mo­de­lu tak může kon­strukč­ně gra­do­vat a lze ji upra­vit podle ak­tu­ál­ně pro­bí­ra­ných témat ve výuce.

Kon­t­ro­la a op­ti­ma­li­za­ce pro­to­ty­pu je ne­zbyt­ným kro­kem pro vý­ro­bu bez váž­něj­ších chyb

Výkresová dokumentace i moderní nástroje pro 3D měření

Pro pří­pra­vu sé­ri­o­věj­ší vý­ro­by na­še­ho au­to­mo­bi­lu je nutné ana­ly­zo­vat pro­to­typ z růz­ných tech­nic­kých po­hle­dů. V této ob­las­ti mů­že­me mlu­vit o čin­nos­tech, kte­rých vý­sled­kem je vy­tvo­ře­ní pre­ciz­ní do­ku­men­ta­ce a vý­rob­ních po­stu­pů. Pří­pad­né chyby jinak vždy způ­so­bu­jí ne­ma­lé ztrá­ty. V naší ukáz­ko­vé vý­ro­bě jsme vzhle­dem k do­mi­nant­ní­mu vy­u­ži­tí 3D tisku, zjed­no­du­ši­li 2D do­ku­men­ta­ci na úroveň kon­t­rol­ních vý­kre­sů a vý­kre­sů pro mon­táž se­sta­vy. Sou­čas­ně jsme za­řa­di­li apli­ka­ci prů­mys­lo­vé­ho 3D scan­ne­ru pro kon­t­rol­ní 3D di­gi­ta­li­za­ci u všech kri­tic­kých kon­strukč­ních uzlů.
Me­to­dy pro­sto­ro­vé di­gi­ta­li­za­ce jsou běžně spo­jo­vá­ny více s tvor­bou po­ly­go­nál­ních 3D mo­de­lů. V prů­mys­lo­vé ob­las­ti ovšem na­chá­zí tato tech­ni­ka uplat­ně­ní pře­de­vším v ob­las­ti kon­t­ro­ly a mě­ře­ní slo­ži­tých tvarů. Hlav­ním cílem je přes­né ově­ře­ní ge­o­me­t­rie vý­rob­ku a jeho po­rov­ná­ní s pů­vod­ní­mi 3D daty ge­o­me­t­rie mo­de­lu sou­čás­ti.

Vy­u­ži­tí prů­mys­lo­vé­ho 3D scan­ne­ru pro kon­t­ro­lu ge­o­me­t­rie FDM vý­tis­ku

Vý­sled­kem pro­ce­su op­ti­ma­li­za­ce pro­to­ty­pu je za­jiš­tě­ní jeho bez­pro­blé­mo­vé sé­ri­o­vé vý­ro­by. V našem ukáz­ko­vém pří­pa­du jsme se za­mě­ři­li na kon­t­ro­lu klí­čo­vých mon­táž­ních roz­mě­rů sou­čás­ti v se­sta­vě a na tech­no­lo­gic­ké mo­di­fi­ka­ce tvaru sou­čás­tí.

Tisk sou­čás­tí s mi­ni­mem pod­por

Apli­ka­ce vel­ké­ho množ­ství pod­por pro­dlu­žu­je dobu 3D tisku a zvy­šu­je ná­ro­ky na jeho do­kon­če­ní. Z tech­no­lo­gic­ké­ho po­hle­du je vhod­něj­ší model upra­vit než vy­tvá­řet slo­ži­tou opěr­nou sou­sta­vu. V této ob­las­ti máme ob­lí­be­né na­pří­klad přímé kon­strukč­ní mo­di­fi­ka­ce tis­ko­vých zá­kla­den, které jsou snad­no od­stra­ni­tel­né a zabraňují od­tr­že­ní vý­rob­ku od pod­lož­ky v době tisku. Me­to­du po­u­ží­vá­me čas­tě­ji než kla­sic­ký límec, který se slo­ži­tě­ji od­st­raňuje jak z pod­lož­ky, tak z vý­tis­ku.

Op­ti­ma­li­zo­va­ný tvar blat­ní­ku pro snad­ný 3D tisk bez pod­por a límce

Správ­ná tech­no­lo­gic­ká pří­pra­va vý­ro­by jed­not­li­vých sou­čás­tí za­jiš­ťu­je je­jich vy­so­kou kva­li­tu a přes­nost. Navíc si usnad­ní­me práci s pří­pra­vou a čiš­tě­ním tis­ko­vé pod­lož­ky. Všech­ny tyto zdán­li­vé ma­lič­kos­ti zjed­no­du­šu­jí a zlevňují vý­ro­bu.

Ro­ze­bi­ra­tel­ná mon­táž uni­fi­ko­va­ných sou­čás­tí bez le­pe­ní

Při pří­pra­vě vý­ro­by jsme se sou­stře­di­li na co možná nej­jed­no­duš­ší mon­táž sou­čás­tí. V první etapě kon­strukč­ní op­ti­ma­li­za­ce jsme se sna­ži­li zcela eli­mi­no­vat le­pe­ní. Dů­vo­dem byla pře­de­vším snad­ná za­mě­ni­tel­nost sou­čás­tí za je­jich jiné va­ri­an­ty a jed­no­du­chá opra­vi­tel­nost mo­de­lu. Pro­ble­ma­tic­ká je také volba vhod­ných po­stu­pů pro le­pe­ní plas­tů, který lze vět­ši­nou spo­jit pouze spe­ci­ál­ní­mi, fi­nanč­ně ná­klad­ný­mi le­pi­dly a po­u­ži­tím che­mic­kých ak­ti­vá­to­rů.

Mo­di­fi­ko­va­ná kon­struk­ce zadní části ka­ro­se­rie pro snad­nou mon­táž oken bez le­pe­ní

U fi­nál­ní­ho mo­de­lu au­to­mo­bi­lu jsou vy­u­ži­ty pouze dvě me­to­dy mon­tá­že. Více na­má­ha­né spoje jsou pro­ve­de­ny vý­hrad­ně jako me­ta­lic­ká šrou­bo­vá spo­je­ní za­jiš­ťu­jí­cí dlou­hou ži­vot­nost. Sna­ží­me se vy­hý­bat apli­ka­ci sa­mo­řez­ných vrutů, které nejsou pro spo­jo­vá­ní sou­čás­tí z FDM tisku pří­liš vhod­ným ře­še­ním. Ne­po­u­ží­vá­me ani vta­ve­ná šrou­be­ní do pře­dem při­pra­ve­ných ot­vo­rů. Tato me­to­da není až tak špat­ná, ale je hodně cit­li­vá na správ­né pro­ve­de­ní. Ob­lí­be­něj­ší je pro nás po­u­ži­tí kla­sic­kých matic ve slo­tech. Pro méně na­má­ha­né spoje vy­u­ží­vá­me zámky a klipy. Model lze prak­tic­ky ne­o­me­ze­ně ro­ze­bí­rat a osa­zo­vat no­vý­mi va­ri­an­ta­mi sou­čás­tí, což je skvě­lým zá­kla­dem pro tvor­bu va­ri­ant­ních ře­še­ní, které si před­sta­ví­me v příš­tím díle na­še­ho se­ri­á­lu. Pro další za­jí­ma­vé pro­jek­ty z výuky mů­že­te na­vští­vit www.​spszr.​cz.

Kvě­ti­na na­šich sou­se­dů ještě ne­od­kvet­la a my máme ho­to­vy za měsíc hned tři va­ri­an­ty au­to­mo­bi­lu re­a­li­zo­va­né­ho na zá­kla­dě di­gi­tál­ní­ho pro­to­ty­pu