VYUŽITÍ RAPID PROTOTYPINGU V ŽIVOTNÍM CYKLU VÝROBKU

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF MACHINE AND INDUSTRIAL DESIGN VYUŽITÍ RAPID PROTOTYPINGU V ŽIVOTNÍM CYKLU VÝROBKU UTILIZATION OF RAPID PROTOTYPING IN PRODUCT LIFECYCLE BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR TOMÁŠ FEDRA Ing. DANIEL KOUTNÝ BRNO 2007

ANOTACE ANOTACE V této bakalářské práci je popsáno využití Rapid Prototypingu v životním cyklu výrobku. V první části je charakterizován pojem Rapid Prototyping. U každé metody je popsán postup výroby prototypu. Je zde také ukázána příprava STL dat, výroba modelu a dokončovací operace. V druhé části je charakterizován životní cyklus výrobku. Je rozdělen na etapy. Každá etapa je popsána a je ukázáno využití Rapid Prototypingu. Je zde také vysvětlen pojem PLM - správa informací o výrobku v průběhu jeho celého životního cyklu. KLÍČOVÁ SLOVA Rapid Prototyping, Příprava STL dat, Stereolitografie, Solid Ground Curing, Laminated Object Manufacturing, Fused Deposition Modeling, Multi-Jet Modelling, Selective Laser Sintering, Rapid Tooling, Životní cyklus výrobku ANNOTATION This bachelor s thesis is described Utilization of Rapid Prototyping in product lifecycle. The first part is characterizing conception of Rapid Prototyping. In each method is described procedure manufacturing of prototypes. There is also showed preparing of STL data, processing and postprocessing. The second part is characterizing product lifecycle. It is fragmented into periods. Each period is describing and is showing utilization of Rapid Prototyping. There is also explained the term of PLM - Product Lifecycle Management. KEYWORDS Rapid Prototyping, Preparing of STL data, Stereolitography, Solid Ground Curing, Laminated Object Manufacturing, Fused Deposition Modeling, Multi-Jet Modelling, Selective Laser Sintering, Rapid Tooling, Product Lifecycle Management BIBLIOGRAFICKÁ CITACE FEDRA, T. Využití Rapid Prototypingu v životním cyklu výrobku. Brno, VUT-FSI., 2007, 37 s. 7

PROHLÁŠENÍ PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem tuto práci vypracoval samostatně a použil jsem literárních pramenů a informací, které cituji a uvádím v seznamu použité literatury a zdrojů informací. V Brně dne... podpis 8

PODĚKOVÁNÍ PODĚKOVÁNÍ Za účinnou podporu a obětavou pomoc, cenné připomínky a rady při zpracování bakalářské práce tímto děkuji vedoucímu bakalářské práce panu Ing. Danielu Koutnému. Dále chci poděkovat svým rodičům za podporu při studiu na vysoké škole. 9

10

OBSAH OBSAH Obsah 11 Úvod 12 1 Co je Rapid Prototyping 13 2 Vznik prototypu 14 2.1 Preprocessing 14 2.2 Processing 16 2.3 Postprocessing 16 3 Metody Rapid Prototypingu 17 3.1 Kapalné 17 3.1.1 Stereolitografie - SLA 17 3.1.2 Solid Ground Curing SGC 18 3.2 Pevnolátkové 19 3.2.1 Laminated Object Manufacturing - LOM 19 3.2.2 Fused Deposition Modelling FDM 20 3.2.3 Multi-Jet Modelling MJM 22 3.3 Práškové 23 3.3.1 Selective Laser Sintering - SLS 23 4 Životní cyklus výrobku 26 5 Etapy životního cyklu výrobku 29 5.1 Analýza trhu 29 5.2 Vývoj výrobku 29 5.3 Výroba výrobku 30 5.4 Prodej 32 5.5 Podpora 32 5.6 Servis 33 5.7 Likvidace výrobku 33 6 Závěr 34 7 Seznam použitých zdrojů 35 8 Seznam použitých zkratek 37 9 Seznam obrázků 38 11

ÚVOD ÚVOD Pro úspěch firmy je nutné neustále zdokonalovat její výrobky. Důležitým faktorem je také uvedení nového výrobku na trh dříve než konkurence. Pro efektivní konstruování je nezbytné používat výpočetní techniku. Výrobky jsou navrhovány ve speciálních programech. Nezbytnou součástí navrhování výrobku je zhotovení prototypu, který je využíván například na ověření funkčnosti, odstranění chyb nebo pro prezentaci. Při výrobě prototypů klasickou metodou je materiál odebírán. Tento způsob je finančně i časově dosti náročný. Proto se poslední dobou stále častěji používá rychlejší metoda nazývaná Rapid Prototyping. Touto metodou se vytváří prototyp postupným vrstvením polymerů a jejich následným vytvrzováním. Prostorový model je při tomto procesu vytvářen přímo podle dat, která přicházejí z počítače. Tímto způsobem se můžou vyrobit i tvarově velmi složité součástky s dutými vnitřními prostory, šikmými i vodorovnými spodními stěnami nebo žebry. Rapid Prototyping je moderní technologie, která se neustále rozvíjí. Napomáhá zlepšit vývojový proces a kvalitu konečných výrobků. Životní cyklus výrobku je zdlouhavý proces zahrnující všechny etapy od návrhu, přes vývoj a výrobu až po jeho likvidaci. Pro efektivnější práci s výrobkem jsou používány softwarové aplikace a systémy pro jednotlivé etapy životního cyklu. Důležitým faktorem je v dnešní době záloha dat a především on-line komunikace všech týmů pracovníků, kteří v reálném čase pracují na výrobku. PLM je souhrnný název všech systémů a softwarových aplikací, které jsou využívány v jednotlivých etapách. PLM je zkratkou výrazu Product Lifecycle Management, což lze volně přeložit jako správa informací o výrobku v průběhu jeho celého životního cyklu. Správným zavedením a využíváním PLM systémů dojde k nárůstu produktivity v celém podniku. 12

1 CO JE RAPID PROTOTYPING 1 CO JE RAPID PROTOTYPING Rozvoj Rapid Prototypingu je úzce spjat s využíváním výpočetní techniky při konstruktérských pracích. V šedesátých letech vznikly první CAD systémy (Computer-Aided Design), CAM systémy (Computer-Aided Manufacturing) a CNC obráběcí stroje (Computer Numerical Control). Vznik těchto systémů byl velmi důležitý pro rozvoj Rapid Prototypingu, který byl vyvinut v osmdesátých letech. Při konstrukci nového výrobku hraje důležitou roli prototyp. Jeho výroba klasickou cestou, kdy materiál odebíráme, je velmi neekonomická, časově i finančně náročná. Proto byl vyvinut rychlejší způsob výroby prototypů nazývaný Rapid Prototyping neboli rychlé prototypování. Při výrobě modelů touto cestu se materiál přidává (většinou plasty ve formě prášku, kapek nebo pevného skupenství) po jednotlivých vrstvách. Cíleným nanášením dalšího materiálu na už nanesený a vytvrzený materiál vznikne trojrozměrná součástka. Tím získáme fyzický 3D model výrobku, který byl navržen v CAD systému. Každá metoda má jinou přesnost a pevnost vyrobených prototypů. Proto musíme nejprve zvážit jeho uplatnění. Prototypy mají velké využití. Ověřují se na nich vlastnosti budoucího výrobku, především design nebo smontovatelnost jednotlivých součástí v sestavě. Mohou být také využity k simulacím nebo různým typům zkoušek, např. obtékání, tlakové namáhání, ergonomie, atd. Pokud se na modelu budou provádět tlakové nebo pevnostní zkoušky, musí se vhodně zvolit materiál a metoda výroby prototypu. Rapid Prototyping nachází své uplatnění také v marketingu, když má být zákazníkovi předveden produkt, který se pro něj vyvíjí. Je možné se zákazníkem konzultovat jeho představy a plány. To přispívá k jeho větší spokojenosti. Pokud jsou k dispozici digitální data z konstrukčního CAD programu a je potřeba vyrobit fyzický model, Rapid Prototyping nám nabízí možnost jak tato data rychle převést na reálnou součástku. 1 13

2 VZNIK PROTOTYPU 2 VZNIK PROTOTYPU Vývoj a výroba modelu probíhá u všech metod Rapid Prototypingu podobným způsobem, který zahrnuje 3D modelování, převod a přenos dat, ověření a přípravu, výrobu a dokončovací operace. Tento proces je možné rozdělit na tři etapy a to na Preprocesing, Procesing a Postprocesing. 2.1 Preprocessing Proces výroby prototypu začíná vytvořením trojrozměrného modelu v 3D CAD systému. Zde mohou být také simulovány pevnostní a obtokové zkoušky, kolize dílů v sestavách, atd. Pro vytvoření fyzického modelu je nezbytné, aby data popisující součást obsahovala úplné informace o geometrii tělesa. Dále jsou data převedena do STL formátu, což je standardní formát pro Rapid Prototyping. Plocha 3D modelu je aproximována pomocí malých trojúhelníků (triangulace). Pro popis velmi zakřivených ploch je třeba mnoho trojúhelníků. Většina moderních 3D CAD systémů podporuje vytvoření STL dat z trojrozměrného modelu. Při triangulaci je možné nastavit dva parametry, které určují výslednou přesnost modelu. První volitelnou hodnotou je Chord Height, což je maximální přípustná tangenciální chyba v mm. Druhým parametrem je Angle Control, který udává maximální přípustný úhel mezi dvěma trojúhelníky. [1] Obr. 1 Vznik STL dat Poté je model načten ve speciálním výpočtovém programu, který je dodáván s výrobním zařízením. Ke každé metodě se používá jiný software daný výrobcem Rapid Prototypingového zařízení. Všechny programy však pracují na podobném principu. Zde je model rozřezán na jednotlivé vrstvy. Jejich výška je definována 14

2 VZNIK PROTOTYPU uživatelem a obvykle se pohybuje v rozmezí od 0,05 do 0,5 mm. Nejnovější zařízení pro stereolitografii mohou vyrábět model s tloušťkou řezu 0,02 mm.[8] Obr. 2 Model rozřezaný na vrstvy V softwaru je možné nastavovat další parametry jako např. měřítko vyráběného modelu, používané jednotky, zkoušení a oprava chybných STL dat, styl vnitřní struktury modelu a podpor, které mohou být zcela vyplněné nebo pouze s mřížkou. Obr. 3 Dráha nástroje 15

2 VZNIK PROTOTYPU Program vyhodnotí nutnost umístění podpor zajišťujících stabilitu modelu i přečnívajících částí a pokud jsou nezbytné, vygeneruje je. Model je orientován tak, aby byl počet podpor minimální. Je však možné nastavit i jinou orientaci pro tisk. Program také vygeneruje dráhu nástroje pro jednotlivé vrstvy. Posledním voleným parametrem je umístění modelu na základní desce. Program zobrazí dobu výroby prototypu a materiál potřebný k výrobě modelu i podpor. Údaje o těchto řezech jsou poslány do řídící jednotky výrobního zařízení, kde jsou zpracovány a je možné spustit výrobu modelu. 2.2 Processing V této etapě výrobního cyklu jsou modely vytvářeny v Rapid Prototypingových zařízeních. Výroba je většinou plně automatizována. Zhotovení prototypu trvá od pár minut po několik hodin a je závislé na složitosti a velikosti jednotlivých částí. Výrobní postupy se u každé metody trochu liší v závislosti na použitém materiálu a jsou podrobně popsány v následující kapitole. Obr. 4 Zhotovený model s podporou 2.3 Postprocessing Pro správnou funkci prototypu jsou nezbytné manuální dokončovací operace. U většiny metod je nutné očištění povrchu modelu. To je prováděno broušením, ofouknutím stlačeným vzduchem z pneumatické pistole, otřením, opláchnutím nebo leptáním v různých chemikáliích a rozpouštědlech. Pokud je model složitější, je opatřen podporami pro zajištění stability modelu při výrobě, které jsou následně odstraněny. Pro zlepšení povrchových vlastností jsou modely pískovány nebo opatřeny speciálními nátěry. 16

3 METODY RAPID PROTOTYPINGU 3 METODY RAPID PROTOTYPINGU V současné době existuje přibližně 20 metod Rapid Prototypingu. Zde jsou uvedeny jen ty důležité a často používané. Tyto metody je možné rozdělit podle několika hledisek. Vhodný způsob jejich rozdělení je podle typu materiálu používaného při výrobě prototypů a to na kapalné, pevnolátkové a práškové. 3 3.1 Kapalné Metody Rapid Prototypingu v této podskupině používají k vytváření modelů materiál, který je v základní podobě v tekutém stavu. Během procesu tvorby modelu se z kapaliny stává tuhé těleso. Většina z těchto metod vytváří součástku v nádobě s fotocitlivou tekutou pryskyřicí. Laser vytvrdí vrstvu této pryskyřice těsně pod hladinou. Když je vrstva vytvarovaná, polohovací systém posune součástku o výšku jedné vrstvy směrem dolů. Tento postup se opakuje, dokud není vytvořená celá součástka. Metody se liší typem použitého materiálu, laseru, polohovacího a optického systému. Do této podskupiny patří Stereolitografie (SLA) a Solid Ground Curing (SGC). 3.1 3.1.1 Stereolitografie - SLA Je to nejstarší metoda, která se vyznačuje velkou přesností. Pomocí sterolitografie můžeme vytvářet modely s malými detaily. Tato metoda také vyniká možností použít velké množství materiálů. Proces vytvoření prototypu začíná uložením trojrozměrného CAD modelu do STL formátu. Ten je načten ve speciálním programu, kde je model rozřezán na vrstvy. Údaje o těchto řezech jsou poslány do řídící jednotky výrobního zařízení. Nádoba, která je součástí pracovní komory stroje pro výrobu modelu, je naplněna fotocitlivou tekutou pryskyřicí. Základní deska polohovacího systému je ponořena pod hladinu pryskyřice o tloušťku jednoho řezu. Působením laserového paprsku skrz složitou optickou soustavu se pryskyřice vytvrzuje. Řídící jednotka takto vytvoří jednu vrstvu modelu. Polohovací systém posune základní desku dolů o tloušťku jednoho řezu. Poté laser vykreslí další vrstvu. Tento proces se opakuje dokud není zhotovena celá součástka. Po dokončení tisku je součástka vyjmuta z pracovní komory stroje. Následuje očištění od přebytečné pryskyřice. Podpory jsou odstraněny manuálně a přebytečná pryskyřice na stěnách modelu je rozleptána pomocí rozpouštědel.[1] 3.1.1 Obr. 5 Schéma stereolitografie 1 [15] 17

3 METODY RAPID PROTOTYPINGU Mezi výhody stereolitografie patří bezobslužný provoz, široké množství materiálů a velká přesnost výráběných modelů. U výrobního zařízení na stereolitografii můžeme nastavit tloušťku vrstvy podle požadavků na využití modelu. Další výhodou je možnost následného obrábění modelu a tím zvýšení přesnosti jeho povrchu.[3] Mezi nevýhody patří odstranění podpor stabilizujících model během tisku, pomalý proces tvrzení polymeru a u některých materiálů také malá tepelná odolnost vytvořeného modelu.[4] Obr. 6 Schéma stereolitografie 2 [16] 3.1.2 Solid Ground Curing SGC Tato metoda je poměrně složitá a časově náročná. Nejprve se z 3D modelu vytvoří jednotlivé řezy, ze kterých se pak za pomoci speciálního software vytvoří takzvané masky. Jsou to většinou skleněné destičky potištěné vrstvou toneru nesoucí obrysy vytvářené vrstvy. Na základní desku je nanesena tenká vrstva tekuté pryskyřice. Na tuto vrstvu je položena maska s obrysem vrstvy modelu, která je osvícena UV lampou. Tekutá pryskyřice pod nepotištěnou částí masky ztvrdne, pod potištěnou (začerněnou) částí zůstane tekutá. Nevytvrzená pryskyřice je odsávána. Do prázdného prostoru, vzniklého po odsátí pryskyřice, je vstříknut roztavený vosk. Následně je vosk ochlazen, aby vznikla pevná vrstva. Pak je vrstva obroušena a očištěna k dosažení hladké a optimálně vysoké vrstvy. Poté je vrstva ještě jednou osvícena UV lampou pro její finální vytvrzení. Nyní je plocha připravena pro nanesení nové vrstvy tekuté pryskyřice. Celý proces se opakuje dokud není model hotový.[1] Aby se zkrátila doba výroby, probíhá výroba masek a vytvrzování polymeru UV lampou současně. Po dokončení výroby modelu je přebytečný vosk odstraněný kyselinou citrónovou. Výhodou této metody je malý smršťovací efekt během chladnutí, vysoká pevnost a stabilita, neznečišťování ovzduší výpary z pryskyřice, spolehlivost a přesnost. Pro tuto metodu není potřeba vytvářet podpory pro stabilizaci prototypu při jeho 18

3 METODY RAPID PROTOTYPINGU vytváření. Pokud se některá vrstva nepovede, je možné tvorbu modelu přerušit, špatnou vrstvu odstranit a dále pokračovat v tvorbě modelu. Nevýhodou jsou velká a hlučná zařízení pro tuto metodu, která potřebují spoustu místa. Problematické je také odstranění vosku z míst se složitou geometrií. Další nevýhodou jsou hobliny vznikající při obrábění jednotlivých vrstev, které je třeba odstranit ze stroje.[9] Obr. 7 Schéma Solid Groung Curing [17] 3.2 Pevnolátkové Tyto metody používají pro výrobu modelů materiál, který je v základní podobě v tuhém stavu. Materiály mohou být ve formě drátů, svitků nebo kuliček. Ty jsou při výrobě modelů roztaveny a přetvořeny na požadovanou součástku. Ačkoliv některé metody také používají při výrobě modelů laser, princip jeho použití je jiný než u metod s materiály v kapalném stavu. Mezi tyto metody řadíme Laminated Object Manufacturing (LOM), Fused Deposition Modelling (FDM), Multi-Jet Modelling (MJM) 3.2 3.2.1 Laminated Object Manufacturing - LOM Je automatizovaná výrobní metoda, při které je model zhotoven postupným laminováním jednotlivých vrstev. Materiálem je fólie nebo papír napuštěný zpevňující hmotou. Stejně jako u ostatních metod se za pomocí speciálního programu vytvoří jednotlivé vrstvy. Přes základní desku se přetáhne fólie, která má na jedné straně vrstvičku lepidla. Vyhřívaný válec přejede přes fólii a ta se přilepí na základní desku. Nyní CO2 laser vyřeže do fólie obrys požadovaného tvaru. Laser je konstruován tak, aby na jeden záběr proříznul pouze vrchní vrstvu fólie. Přebytečná 3.2.1 19

3 METODY RAPID PROTOTYPINGU odřezaná folie je laserem rozdělena na čtverce. Po vytvoření vrstvy se podložka posune dolů o tloušťku fólie a celý postup se opakuje. Model je v LOM zařízení dokončen jako kostka navrstveného materiálu a uvnitř je vyřezán výsledný model. Poslední fáze zahrnuje oddělení modelu od přebytečného materiálu a případné opracování.[2] Obr. 8 Schéma Laminated Object Manufacturing 1 [18] Mezi výhody patří rychlost a vysoká přesnost, není nutné použití podpor pro stabilizaci modelu při jeho výrobě. Využívá se široká paleta organických i anorganických materiálů, jako např. papír, plasty, kovy, keramika a kompozity. Nevýhodou je složité nastavení a kontrolování laserového paprsku tak, aby řezal pouze aktuální vrstvu. Tato metoda není vhodná pro modely s tenkou stěnou, protože stěny nejsou většinou dostatečné tuhé, aby vydržely oddělení modelu od přebytečného materiálu při dokončovacích pracích. Takto vyrobené modely nejsou příliš pevné. Další nevýhodou je velké množství odpadu a nutnost jeho odstranění z modelu po dokončení tisku.[1] 3.2.2 Fused Deposition Modelling FDM Tato metoda je příjemným kompromisem mezi rychlostí, přesností, odolností modelu a možností použít ji v běžném kancelářském prostředí. Materiálem jsou různé netoxické termoplasty nebo vosky v podobě drátů navinuté na cívce. Zpravidla mají stejný průměr jako formovací tryska. Speciální program vytvoří z STL dat jednotlivé řezy a případné podpory. Pak začíná proces vytváření modelu. Materiál je z cívky dopravován do trysky. Zde se rozehřeje na teplotu o 1 C vyšší než je jeho teplota tavení a je vytlačován na vznikající model. Zde se nové vlákno přichytí na poslední vrstvu modelu a ihned tuhne. Formovací tryska se pohybuje nad základní deskou v horizontální rovině. Když je vrstva hotová, základní deska se posune o průměr 20

3 METODY RAPID PROTOTYPINGU vlákna dolů k vytvoření nové vrstvy. Při vytváření přečnívajících částí jsou podpory tisknuty spolu s modelem.[1] Obr. 9 Schéma Fused Deposition Modelling 1 [20] Výhodou použití této metody je získání pevného a přesného modelu s minimálním odpadem při jeho vytváření, vysoká teplotní odolnost, jednoduché odstranění případných podpor, možnost použít Rapid Prototypingové zařízení v kancelářských místnostech.[4] Nevýhodami jsou zdlouhavá výroba modelu a omezená přesnost daná rozměrem použitého materiálu.v případě, že vlákno na cívce dojde, výroba modelu skončí. Po výměně cívky se musí výroba modelu spustit znovu od začátku. Další nevýhodou je nepředvídatelné smrštění. To potvrdila i nedávná studie [10], která se zabývala touto problematikou. Bylo vyrobeno 12 tvarově odlišných modelů, které byly následně přeměřeny pomocí mikrometrů. Důležitými aspekty jsou např. rychlost nanášení materiálu a velikost modelu. Obr. 10 Schéma Fused deposition Modelling 2 [21] 21

3 METODY RAPID PROTOTYPINGU 3.2.3 Multi-Jet Modelling MJM Tato metoda se částečně podobá metodě FDM v tom, že materiál je vytlačován tiskovou hlavou. Ovšem metoda MJM využívá 352 trysek, které jsou umístěny v jedné řadě. Šířka záběru tohoto celku je přibližně 200mm. Každá tryska je samostatně řízená počítačem. Model je opět tisknut na základní desku, která se vertikálně posouvá. Při tisknutí modelu se pracovní hlava pohybuje nad základní deskou pouze v jednom směru. Pokud je tisknutý model širší než velikost jednoho záběru, základní deska se posune ve směru kolmém na pohyb pracovní hlavy, která následně dokončí vrstvu. Pak se základní deska posune dolů a začíná tisk další vrstvy. Jako u ostatních metod se vrstvy pokládají na sebe, dokud nevznikne kompletní součástka.[2] Obr. 11 Schéma Multi-Jet Modelling 1 [22] Tato metoda je efektivní a úsporná použitím levných termopolymerů. Díky velkému počtu trysek je materiál nanášen rovnoměrně a tisk modelu je velmi rychlý. Systém je také možné použít v kancelářském prostředí.[1] Nevýhodou je malá přesnost a malý výběr materiálů. Proto nemohou být u těchto modelů prováděny některé zkoušky. 22

3 METODY RAPID PROTOTYPINGU Obr. 12 Schéma Multi-Jet Modelling 2 [23] 3.3 Práškové Je to speciální skupina pevnolátkových metod Rapid Prototypingu, která přednostně používá k tvorbě modelu práškový materiál. Některé metody, jako např. Selective Laser Sintering - SLS, používají podobný postup výroby prototypu jako metody s materiály v tekutém stavu. Tento materiál je pomocí laseru spékán do požadovaného tvaru. Mezi tyto metody patří Selective Laser Sintering (SLS). 3.3 3.3.1 Selective Laser Sintering - SLS Stejně jako u ostatních metod Rapid Prototypingu se nejdříve musí data z CAD systému převést do STL formátu a rozdělit na jednotlivé řezy. Pak může začít výroba modelu. Na základní desku stavěcí komory je nanesena tenká vrstva teplem tavitelného prášku pomocí válcového mechanismu. Nyní je CO2 laserem vytvořen požadovaný tvar. Působením laserového paprsku se prášek roztaví a po zchladnutí vytváří pevné těleso. Intenzita laseru je nastavena tak, aby tavila jen prášek v místech definovaných geometrií součásti. Neroztavený prášek je ponechám na svém místě a slouží jako podpora. Po dokončení vrstvy se základní deska posune dolů a válečkový mechanismus nanese další vrstvu prášku. Konstantní tloušťka a homogenita vytvořené vrstvy je velmi důležitý faktor pro přesnost a stabilitu modelu, avšak stále neexistuje univerzální nanášecí metoda pro používané druhy prášků.[11] Tento proces se opakuje až do dokončení celého modelu. Pak je model vyjmut ze stavěcí komory.[1] Nespečený prášek z modelu odpadne nebo je odstraněn stlačeným vzduchem z kompresoru. Některé zařízení mají automatický odprašovací a vibrační systém, který odstraní až 80% přebytečného prášku a recykluje ho pro opětovné použití.[5] 3.3.1 23

3 METODY RAPID PROTOTYPINGU Obr. 13 Vibrační systém [5] V podstatě může být použit jakýkoliv materiál, který je laserem tavitelný. Modely z těchto materiálů mohou být dále opracovány (vrtání, frézování, lakování, pískování). Takto vyrobený model je přesnou kopií budoucího výrobku a lze jej také použít k různým zkouškám. V dnešní době se používají polyamidy, termoplastické elastomery, polykarbonáty, nylon, upravený slévárenský písek, kovové materiály a keramika. Většinou ale není možno na jednom zařízení střídat materiály, protože pro jejich vytvrzení jsou potřeba značně odlišné podmínky. Polyamidy Tento materiál je používán pro výrobu tuhých a drsných modelů. Ten může být dále obráběn nebo svařován. Variací tohoto materiálu je polyamid plněný skleněnými vlákny. Tyto materiálové kompozity zlepšují odolnost proti teplotě a chemikáliím. Termoplastické elastomery Jsou to velmi pružné materiály, zlepšují odolnost proti abrazivnímu opotřebení a poskytuje modelu dobrou pevnost. Materiál je nepromokavý a vhodný např. pro sportovní obuv. Polykarbonáty Tento materiál je pro své vlastností hodně používán. Prototypy jsou z něho tisknuty velmi rychle, dají se použít pro ukázku zákazníkovi, ale nejsou vhodné pro zatěžování. Prototypy z tohoto materiálu mají jemný povrch. Nylon Tento materiál je vhodný pro prototypy odolávající náročnému prostředí. Je to jeden z nejodolnějších aktuálně používaných materiálů a nabízí značnou odolnost proti chemikáliím. 24

3 METODY RAPID PROTOTYPINGU Upravený slévárenský písek Vytvrzováním upraveného slévárenského písku je možno bez jakýchkoli mezikroků vytvořit na prototypovacím zařízení klasickou pískovou formu pro lití. Je to jedna z nejnovějších technologií. Kovové materiály Jsou to materiály, kde polymer je pokrytý ocelovými prášky s příměsí bronzu, hliníku, titanu nebo mědi. Takovéto prototypy jsou velmi trvalé a odolné a mohou se použít např. pro zhotovení jádra do odlévacích forem.[12] Keramika Materiál je směsí křemenného a zirkonového prášku s fenolovým pojivem. Touto metodou se dají vyrábět různé součástky z keramického prášku nebo formy a jádra pro technologii přesného lití.[13] Prototypy vyráběné touto metodou jsou pevné a stálé. Při jejich výrobě nejsou potřeba podpory ani velké dokončovací operace(obrábění, ). Další výhodou je velký výběr materiálů, které jsou vyjmenovány výše.[3] Nevýhodou je relativně hrubý povrch vzhledem k velikosti zrn používaného prášku. Zařízení na výrobu prototypů touto metodou zabírají poměrně hodně místa a mají velkou spotřebu elektrické energie pro laser. Obr. 14 Schéma Selective Laser Sintering [24] 25

4 ŽIVOTNÍ CYKLUS VÝROBKU 4 ŽIVOTNÍ CYKLUS VÝROBKU V osmdesátých letech byly hromadně zaváděny 2D CAD systémy s cílem zjednodušit práci konstruktéra při tvorbě 2D výkresů a tím zvýšit jeho produktivitu. V devadesátých letech se začaly používat 3D CAD systémy, které umožňují jednoduchou práci s trojrozměrnými tělesy, což má za následek konstruování složitých 3D modelů a rozsáhlých sestav s mnoha prvky. K trojrozměrným modelům je možné nadefinovat celou řadu dalších parametrů a vlastností, např. hmotnost, materiál, objem, drsnost, hustotu, vazby v sestavách. Moderní 3D CAD systémy umožňují i pevnostní výpočty navržených součástí a jejich další analýzy, což značně zkracuje vývojový proces výrobku. V současné době jsou v těchto systémech navrhovány velké funkční celky i celé stroje. Výsledné sestavy tak mohou obsahovat tisíce jednotlivých součástí. To má za následek obrovský nárůst dat, které je třeba zálohovat a třídit. Stále častěji se objevuje pojem Concurrent Engineering (CE). V překladu toto spojení znamená souběžné neboli paralelní inženýrství. Týmy pracovníků, kteří se podílejí na všech etapách životního cyklu výrobku (návrh, vývoj, technologie, výroba, marketing, podpora výrobku), pracují v reálném čase společně na stejných datech. Tím mohou koordinovat vývoj výrobku a ověřovat logické návaznosti. Případné nedostatky a chyby jsou odhaleny prakticky okamžitě, což znamená velkou úsporu času a finančních prostředků oproti systému, kdy jednotlivé týmy pracují na výrobku postupně. Jednotlivé týmy mohou pracovat odděleně, nejen v jiné kanceláři, ale i v jiném státě nebo na jiném kontinentu.[6] Vytvářením složitých sestav a celků v 3D CAD systémech vzniká obrovské množství dat. V důsledku časté inovace výrobků vzniká mnoho verzí, které jsou samostatně ukládány. Na discích jsou např. staré a neplatné verze souborů, kusovníky neodpovídají sestavám v CAD systémech, případně obsahují zastaralé či neexistující díly, technologické údaje neodpovídají platným verzím z konstrukce a podobně. Pokud jsou tyto data ukládána pouze na lokální disk bez dalšího třídění, jejich objem je velmi brzy tak velký, že se stávají nepřehlednými. Ztráta času, který konstruktér vynaloží na hledání požadovaného dokumentu se s přibývajícími daty stále zvětšuje. Pokud na projektu pracuje více konstruktérů zároveň, takto strávený čas se stává neúnosný. Firma tak ztrácí nemalé finanční prostředky Výše popsané problémy (nutnost zálohovat data, potřeba jednoduchého sdílení pro skupinu konstruktérů pracující na výrobku, ztráta času při hledání potřebných dat) lze řešit zavedením PLM systému. PLM je zkratkou výrazu Product Lifecycle Management, což lze volně přeložit jako správa informací o výrobku v průběhu jeho celého životního cyklu. Zavedení PLM by mělo být cílem každé firmy, která chce být konkurenceschopná. Implementace je však proces náročný časově i finančně. Na trhu je řada dodavatelů, kteří za různou cenu nabízejí různou komplexnost řešení. Jejich nasazení vyžaduje změnu organizace činností a způsobů zpracování informací. Správným zavedením a využíváním PLM systémů dojde k nárůstu produktivity v celém podniku. PLM je řešení poskytující nezbytné požadavky a schopnosti potřebné k úspěšnému spravování informací a usnadnění komunikace v celém životním cyklu výrobku od nápadu až po jeho likvidaci. Ve svém důsledku je oblast PLM zobecněnou filosofií zahrnující konkrétní aplikace pro konstrukci, výrobu a správu dat jako jsou CAD, CAE, FEM, CAM, CAQ, CRM, EAM, ERP, PDM, SCM. [7] 26

4 ŽIVOTNÍ CYKLUS VÝROBKU CAD (Computer Aided Design) počítačem podporované navrhování Zkratka označující software pro projektování či konstruování na počítači. Výrobky mohou být realizovány jako 2D výkresy nebo jako 3D modely určené objemovými entitami. Tyto systémy umožňují jednoduché navrhování a zvyšují produktivitu konstruktéra. CAE (Computer Aided Engineering) - počítačem podporované inženýrské činnosti Zkratka označující software pro technické výpočty a navrhování (simulace, testování, ověření kinematických vazeb, analýzy MKP). Tyto programy mají velkou spojitost s CAD systémy, protože se podílejí na navrhování virtuálního modelu a ověřování jeho funkčnosti. FEM (Finite Element Metod) - systémy pro analýzy pomocí MKP Rozšíření CAE systémů o způsob zjednodušeného analytického výpočtu rozložením objektu modelu na malé jednoduché části. Tyto systémy řeší úlohy z pružnosti a pevnosti, termiky, akustiky, elektrostatiky, atd. CAM (Computer Aided Manufacturing) - počítačem podporovaná výroba Zkratka označující software na přípravu programů, které obsahují jednotlivé technologické operace pro obráběcí a tvářecí stroje, případně roboty. Trojrozměrný model pro tvorbu řídícího programu může být převzat z CAD systému nebo vytvořen v integrovaném modulu. CAQ (Computer Aided Quality) počítačem podporované řízení jakosti Systémy zjednodušující a zefektivňující splnění požadavků všech norem týkajících se managementu jakosti. Dále také zabezpečují řízení a udržování záznamů o jakosti, snadné a efektivní vedení vnitřních prověrek auditů, sběr dat z měřidel s digitálním výstupem a jejich zpracování pomocí statistických metod. CRM (Customer Relationship Management) podpora spolupráce se zákazníky Systémy zabývající se správu kontaktů, obchodních případů a komunikací uvnitř obchodního týmu. Řešení pokrývá aspekty obchodního jednání od prvního kontaktu se zákazníkem až po uzavření zakázky. Eviduje všechny schůzky, telefonáty a emaily s klientem. Vytváří přehledy o otevřených obchodních případech a podporuje tak plánování firmy. EAM (Enterprise Asset Management) - systémy pro správu podnikového majetku Systémy zaměřující se na minimalizaci celkových provozních nákladů souvisejících s provozem všech výrobních zařízení, na jejich maximální dostupnost pro výrobní operace a na prodloužení jejich životnosti. Systémy zahrnují nejen plánování a správu činností vlastní údržby, ale i správu skladu náhradních dílů, nákup náhradních dílů a servisních služeb. ERP (Enterprise Resource Planning) - systémy pro podnikové řízení a plánování Systémy pro řízení podnikových procesů, výroby, ekonomické oblasti, logistiky, obchodu nebo personalistiky. Dále přehledně zpracovávají finanční data společnosti a hospodářské výsledky. 27

4 ŽIVOTNÍ CYKLUS VÝROBKU PDM (Product Data Management) - elektronická správa dat o výrobku Systémy zálohující data na jedno zabezpečené místo, tzv. server. Zde mohou být libovolné soubory použité v návrhu, tzn. že server obecně slouží jako pevný disk. Při ukládání se data zaindexují, uživatel je vyzván, aby do tabulky zapsal potřebné informace o modelu, podle kterých budou data zpětně vyhledány. Důležitou součástí PDM systému je nastavení práv pro jednotlivé uživatele, aby nedocházelo k neoprávněné změně dat. Výhodou těchto systému je možnost kdykoli zjistit stav, ve kterém se daná součást nachází. SCM (Supply Chain Management) - řízení dodavatelského řetězce Systémy zabývající se plánováním a kontrolováním dodávaných produktů od jejich výroby až po transport ke spotřebitelům. Důležitými oblastmi jsou plánování, výroba, dodání a reklamace. Obr. 15 Systémy správy dat [25] 28

5 ETAPY ŽIVOTNÍHO CYKLU VÝROBKU 5 ETAPY ŽIVOTNÍHO CYKLU VÝROBKU Život výrobku je zdlouhavý proces a podílí se na něm několik týmů pracovníků. Pro kvalitní popsání celého životního cyklu je vhodné tento proces rozdělit do několika etap podle činností týmů, kteří se na výrobku na výrobku v reálném čase pracují, a to na analýzu trhu, vývoj výrobku, výrobu výrobku, prodej, podporu, servis a likvidaci výrobku. 5 Obr. 16 Životní cyklus výrobku [28] 5.1 Analýza trhu Tato etapa je velmi důležitá. Než se ve firmě začne vyvíjet nějaký výrobek, je nutné nejdříve provést průzkum trhu. Ten probíhá především komunikací se zákazníky formou dotazníků a anket na téma, jaké výrobky nebo změny stávajících výrobků by na trhu uvítali. Další možností je konkrétní objednávka s požadavky od zákazníka. Marketing definuje obecné požadavky na vlastnosti a design výrobku, čas uvedení na trh a cenové relace. Pokud by konstruktéři vyvinuli výrobek, o kterém si myslí, že by mohl na trhu uspět, ale výrobek se nebude dobře prodávat, znamená to pro firmu velké finanční ztráty a v nejhorších případech i krach. Pracovníci, kteří provádějí tento průzkum, předají získaná data týmu vývojářů a konstruktérů. 5.1 5.2 Vývoj výrobku Vývojová konstrukce získá od markentingového oddělení potřebné požadavky na budoucí výrobek. Z těchto dat konstruktéři nejprve vytvoří první skicy a návrhy a poté začnou konstruovat jednotlivé díly a jejich sestavy. Při vývojovém procesu je samozřejmostí používání výpočetní techniky a 3D CAD systémů. V této části životního cyklu výrobku spolupracuje na vývoji konstrukční oddělení a dodavatelské firmy, se kterými jsou upřesňovány požadavky na nakupované součásti. V technologickém oddělení se podle výkresové dokumentace zpracovávají výrobní 5.2 29

5 ETAPY ŽIVOTNÍHO CYKLU VÝROBKU postupy tak, aby plnily předepsanou funkci za co nejvíce ekonomicky přijatelných podmínek. Je nezbytné, aby mezi těmito subjekty byla vzájemná spolupráce skutečně oboustranná, konstruktivní a na odborné úrovni. Při vývoji je nezbytné zhotovit prototyp a provést na něm zatěžující zkoušky. Jejich výroba klasickými metodami, kdy je materiál odebírán, je finančně i časově náročnější než metody Rapid Prototypingu. Výroba modelů trvá přibližně stejný čas. Největší rozdíly mezi metodami vznikají v přípravě dat. Pro klasické metody je nutné vytvořit NC programy, ve kterých je nadefinován přesný postup jednotlivých činností a jejich rozmístění při obrábění. Jejich vytváření je časově náročné a musí je dělat zkušený programátor. Pro zaměstnavatele to znamená velké finanční náklady na jeho mzdu. Vytvoření NC dat trvá přibližně v hodinách. Příprava STL dat pro metody Rapid Prototypingu trvá jen několik minut. Tím se sníží finanční i časové nároky. Výroba STL dat spočívá v uložení trojrozměrného CAD modelu do STL formátu, který je následně načten ve speciálním programu. Zde je model rozřezán na vrstvy a jsou k němu přidělány podpory zajišťující stabilitu při jeho výrobě. Takto vyrobené modely se používají na ověřování vlastností budoucího výrobku, především designu nebo smontovatelnosti jednotlivých součástí. Využívají se také k simulacím zátěžných a pracovních stavů nebo různým typům zkoušek, např. obtékání, tlakové namáhání, ergonomie, atd. 5.3 Výroba výrobku V této etapě jsou podle výkresové dokumentace a technologických postupů zhotovovány jednotlivé díly a smontovány do konečné podoby většinou na sériových linkách. Ovšem i v této části životního cyklu dochází ke konstrukčním úpravám a to v případě odhalení chyby nebo drobných úprav pro speciální zakázku. Po zhotovení výrobku jsou ověřeny funkce zadané v době návrhu. Tyto funkce mohou být ovlivněny nekvalitní výrobou, stárnutím, opotřebením nebo poškozením při výrobě. Kvalitu výrobku je třeba ověřovat v době jeho výroby, aby se předešlo větším škodám. Výsledkem kontrol je dokumentace splnění předepsaných norem a dokumentace pro pravidelné servisní prohlídky, pomocí které na základě odvozených technických charakteristik, je možno diagnostikovat technický stav. Rapid Prototyping nachází uplatnění i v této etapě životního cyklu výrobku. Nejvýznamnější využití je rychlá výroba forem pro odlévání neboli Rapid Tooling. Tuto metodu lze rozdělit na dvě části podle způsobu jakým forma vzniká a to na přímé a nepřímé. Přímý způsob lze realizovat metodou Selective Laser Sintering SLS, kde je možné na prototypovacím zařízení vytvořit klasickou formu pro odlévání kovů s nízkou teplotou tavení (hliník, hořčík, atd.) ze směsi písku, sádry a dalších přísad. Po dokončení výroby je forma složena a vtokovou soustavou je dovnitř dopraven roztavený kov. Po vychladnutí je forma rozložena a model je z ní odebrán. Dalším využitím těchto materiálů je výroba jader pro pískové formy. Tento postup se využívá pouze v kusové nebo malosériové výrobě. 30

5 ETAPY ŽIVOTNÍHO CYKLU VÝROBKU Obr. 17 Přímý způsob Rapid Toolingu [26] Základním typem nepřímého způsobu výroby je měkká forma, která je nejčastěji zhotovená ze silikonu. Nejdříve je vyroben model libovolnou Rapid Prototypingovou metodou. Model musí být následně opracován, protože žádná z metod neposkytuje dostatečnou kvalitu povrchu, který je tvořen schodovitou strukturou vzniklou výrobou modelu po vrstvách. Povrchová úprava spočívá v broušení, tmelení a lakování. Forma vznikne zalitím modelu silikonem, který je vytvrditelný při pokojové teplotě.[14] Obr. 18 Nepřímý způsob Rapid Toolingu [27] Oba způsoby se využívají pouze v kusové nebo malosériové výrobě. 31

5 ETAPY ŽIVOTNÍHO CYKLU VÝROBKU 5.4 Prodej Hotový výrobek je distribuován zákazníkům. Zde opět nastupuje marketingové oddělení, které hledá kupce pro výrobek a oslovuje potencionální zákazníky. V současné době hraje velkou roli kvalitní a dobře provedená reklama. Pokud je reklama neúčinná, firma ztrácí nemalé finanční prostředky. Rychlé vytváření modelů metodami Rapid Prototypingu se uplatní i v této etapě, když má být zákazníkovi předveden produkt, který je pro něj vyvíjen. Se zákazníkem jsou konzultovány jeho představy a to přispívá k jeho větší spokojenosti. Existují zařízení na výrobu modelů využívající metodu Selective Laser Sintering, které mohou vytvořit barevný model. Prostřednictvím tiskových hlav se třemi základními barvami (CMY) obarvují pojivo, které vstřikují do speciálního prášku. Jako jediné na světě jsou tedy schopny plno barevného tisku. To umožňuje tvorbu povrchových textur a vkládání konstrukčních poznámek, značek, log, etiket apod. na povrch modelu. [5] Pro zlepšení mechanických vlastností a zvýšení ostrosti barev jsou na povrch modelu naneseny speciální infiltranty. Obr. 19 Barevný model [5] 5.5 Podpora Každý výrobek vyžaduje nějakou podporu od výrobce. Pro malé a jednoduché výrobky, jako např. domácí spotřebiče, postačí návod na použití. U složitých výrobků, jako např. obráběcí stroje, je třeba komplexnější podpory. Zde nestačí jen návod, ale je nutné zaškolit budoucí uživatele při práci s výrobkem a bezpečností práce. Vhodné je také zajistit instalaci výrobku. V této fázi se prakticky prokáže správnost navržení výrobku a jeho hospodárnost. 32

5 ETAPY ŽIVOTNÍHO CYKLU VÝROBKU 5.6 Servis Pokud se vyskytnou problémy s funkcí výrobku, zákazník kontaktuje výrobce s žádostí opravy. Závady mohou být způsobeny nesprávným používáním nebo špatnou konstrukcí a únavou materiálu. Podle příčiny závady a délky záruční lhůty se jedná o reklamaci nebo o pozáruční opravu. Tato etapa je velmi dobrou zpětnou vazbou. Poznatky o poruchách získané při reklamaci nebo opravě se mohou stát námětem na inovaci výrobku a tím i zlepšení dosavadních funkcí. S tím úzce souvisí i spokojenost zákazníka. 5.6 5.7 Likvidace výrobku Tato etapa uzavírá životní cyklus výrobku. Každý výrobek dříve či později přestane plnit svoji původní funkci. Už v čase návrhu produktu je třeba pamatovat na to, jakým způsobem se bude výrobek likvidovat bez ohrožení lidského zdraví a nebo životního prostředí a nebo jak se jeho materiály budou recyklovat. Výsledkem řešení problému likvidace výrobku je dokumentace, charakterizující jeho materiálové složení a způsob demontáže. 5.7 33

6 ZÁVĚR 6 ZÁVĚR Tato bakalářská práce má za cíl zpracování přehledu technologií Rapid Prototypingu, jejich porovnání a využití v návrhové a výrobní etapě životního cyklu výrobku. V první části je vysvětlen pojem Rapid Prototyping a jeho význam při výrobě prototypů, která je nezbytnou součástí vývoje konstruování výrobku. Je zde také popsán vznik prototypu od modelování v CAD systémech, přes přípravu STL dat, výrobu až po dokončovací úpravy. Hlavní pozornost první části je věnována rozdělení metod Rapid Prototypingu podle typu materiálu používaného při výrobě, popisu výroby modelu jednotlivými metodami a jejich výhodám a nevýhodám. Výroba prototypů pomocí metod rychlého prototypování je finančně i časově méně náročná než klasické způsoby odebírání materiálu. Tím se velmi zrychlí vývoj nového výrobku. Při jednom výrobním procesu je možné najednou vyrobit několik prototypů. To je však omezeno velikostí stavěcí komory. Nevýhodou Rapid Prototypingových metod je nižší pevnost modelů a nutnost úpravy povrchu při dokončovacích operacích. Další nevýhodou je, že nelze vyrobit prototyp plechových dílů nebo součástí s příliš tenkou stěnou. Omezujícím faktorem je také velikost stavěcí komory, která bývá u průměrných zařízení 400x400x400 mm. Všechny uvedené metody mají své výhody a nevýhody. Pevnolátkové metody (FDM, MJM) je možné použít v kancelářských prostorách, protože k výrobě modelu používají netoxické plasty. Díky většímu počtu trysek je MJM rychlejší než FDM, ale je také méně přesná a v důsledku malého výběru materiálů nejsou modely vhodné k provádění zkoušek. Metoda SLS je využívaná k distribuci výrobku, protože lze zhotovit barevné modely. Vzhledem k velkému množství materiálů pro výrobu touto metodou jsou prototypy vhodné k provádění zkoušek. Metodami Stereolitografie a FDM je možné vyrobit velmi přesné modely. Jejich další výhodou je bezobslužný provoz. Druhá část této práce se zabývá využitím Rapid Prototypingu v životním cyklu výrobku. Jsou zde popsány jednotlivé etapy životního cyklu a příklady využití 3D modelů vyrobených metodami Rapid Prototypingu. Je zde také vysvětlen pojem PLM jako správa informací o výrobku v průběhu jeho celého životního cyklu. 34

7 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ 7 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ [1] CHUA, C.K., LEONG, K.F., LIMC, S. Rapid Prototyping, World Scientific Publisher CO. PTE. LTD, 2003 [cit. 2007-04-10], 420 s, ISBN 981-238-117-1 [2] GEBHARDT, A. Rapid Prototyping, CARL HANSER VERLAG, 2003 [cit. 2007-04-20], 377 s, ISBN 3-446-21259-0 [3] PD PLAST Technologie Rapid Prototypingu, [cit. 2007-03-15] http://www.volny.cz/pd_plast/rp.htm [4] KOS, T. Aplikace technologií Rapid Prototyping, 2006-01-? [cit. 2007-04-3], http://www.mmspektrum.com/index.php?m=11&sub=5&rel=0101&idcl=01011 5 [5] ŠTEFEK, M. Rapid Prototyping s 3D tiskárnami Contex, 2007-03-21 [cit. 2007-05-6],http://www.designtech.cz/c/it-reseni/rapid-prototyping-s-3dtiskarnami.htm [6] DESIGNTECH Autodesk desktop PLM, 2005-11-09 [cit. 2007-05-04], http://www.designtech.cz/c/plm/autodesk-desktop-plm.htm [7] FOŘT, P., MIKŠÍK, T., NOVÁK, P. Když se rekne PLM, 2006-07-10 [cit. 2007-05-10], http://www.designtech.cz/c/plm/kdyz-se-rekne-plm.htm [8] GUANGSHEN, X., WANHUA, Z., YIPING, T., BINGHENG, L., Development of a high-resolution rapid prototyping system for small size objects, 2006-03-16 [cit. 2007-04-23], ISSN 0268-3768, http://www.springerlink.com/content/dn7x066731j3852k/ [9] ZHANG, X., ZHOU, B., ZENG, Y., GU, P. Model layout optimization for solid ground curing rapid prototyping processes, 2001-12-06 [cit. 2007-03-28], http://www.sciencedirect.com [10] PENNINGTON, HOEKSTRA, NEWCOMER Significant factors in the dimensional accuracy of fused deposition modelling, 2005-02-? [cit. 2007-04- 7], ISSN 0954-4089, http://portal.isiknowledge.com/portal.cgi [11] KOLOSOV, S., VANKSTEENKISTE, G., BOUDEAU, N., GELIN, C., BOILLAT, T. Homogeneity aspects in selective laser sintering, 2006-07-03 [cit. 2007-04-28], ISSN 0924-0136, http://portal.isiknowledge.com/portal.cgi [12] VAUCHER, S., CARRENO-MORELLI, E., ANDRE, C., BEFFORT, O. Selective laser sintering of aluminium- and titanium-based composites: processing and characterisation, 2003-09-09 [cit. 2007-04-17], ISSN 0031-8965, http://portal.isiknowledge.com/portal.cgi [13] KRUTH, P., WANG, X., LAOUI, T., FROYEN, L. Lasers and materials in selective laser sintering, 2003-?-? [cit. 2007-04-30], ISSN 0144-5154, http://portal.isiknowledge.com/portal.cgi [14] ENGINEERING FUNDAMENTALS Rapid Tooling, [cit. 2007-05-05], http://www.efunda.com/processes/rapid_prototyping/rt.cfm [15] ART Rapid Prototyping, [cit. 2007-03-20], http://www.artcorp.com/sla_process.gif [16] M2Systems Stereolitography, [cit. 2007-03-26], http://www.m2- systems.com/images/sla-diagram.gif [17] NAVRÁTIL, R. Solid Ground Curing, [cit. 2007-04-16] http://robo.hyperlink.cz/rapid/index.html [18] RAPID PRODUCT DEVELOPMENT RESOURCE CENTRE [cit. 2007-04-10] http://rpdrc.ic.polyu.edu.hk/images/images/lom_process.gif 7 35

7 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ [19] RP&T Rapid Prototyping & Tooling Centre, [2007-04-12], http://www.warwick.ac.uk/atc/rpt/techniques/photos/lomprocess.jpg [20] ARPTECH-Prototyping Service, [2007-04-13], http://www.arptech.com.au/services/fdmdiag.gif [21] MEC Rapid Prototyping, [2007-04-04] http://www.mec.cf.ac.uk/services/body_pics/fdmprocess.jpg [22] RP&T Rapid Prototyping & Tooling Centre, [2007-04-12], http://www.warwick.ac.uk/atc/rpt/techniques/photos/3dprocess.jpg [23] RP&T Rapid Prototyping & Tooling Centre, [2007-04-12], http://www.warwick.ac.uk/atc/rpt/techniques/photos/mjm_head.jpg [24] ARPTECH-Prototyping Service, [2007-04-13], http://www.arptech.com.au/services/slsdiag.gif [25] MÁZLOVÁ, T. Na cestě ke komplexní správě údajů o výrobku, 2002-10-? [cit. 2007-04-9], http://casopis.systemonline.cz/1249-na-ceste-ke-komplexni-spraveudaju-o-vyrobku.htm [26]LABORATORY OF MECHANICAL AUTOMATION AND MECHATRONICS [cit. 2007-05-02], http://www.wa.ctw.utwente.nl/research/laser/vanvaerenbergh.doc/vanvaerenber gh-1.png [27] JTEC, WTEC Rapid Tooling, [cit. 2007-05-02], http://www.wtec.org/loyola/rp/fh11_19.gif [28] FOŘT, P., KLETEČKA, J. Autodesk Inventor a týmové řešení projektů, 1.díl, [cit. 2007-04-29], http://www.designtech.cz/c/plm/tymove-reseni-projektu-1- dil.htm 36

8 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK 8 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK CAD - počítačem podporované navrhování CAE - počítačem podporované inženýrské činnosti CAM - počítačem podporovaná výroba CAQ - počítačem podporované řízení jakosti CE - paralelní inženýrství CRM - podpora spolupráce se zákazníky EAM - systémy pro správu podnikového majetku ERP - systémy pro podnikové řízení a plánování FDM - Fused Deposition Modelling FEM - systémy pro analýzy pomocí MKP LOM - Laminated Object Manufacturing MJM - Multi-Jet Modelling MKP - metoda konečných prvků PDM - elektronická správa dat o výrobku PLM - správa informací o výrobku v průběhu jeho celého životního cyklu RP - Rapid Prototyping RT - Rapid Tooling SCM - řízení dodavatelského řetězce SGC - Solid Ground Curing SLA - Stereolitografie SLS - Selective Laser Sintering STL - formát dat pro Rapid Prototyping 8 37

9 SEZNAM OBRÁZKŮ 9 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1 Vznik STL dat 14 Obr. 2 Model rozřezaný na vrstvy 15 Obr. 3 Dráha nástroje 15 Obr. 4 Zhotovený model s podporou 16 Obr. 5 Schéma stereolitografie 1 [15] 17 Obr. 6 Schéma stereolitografie 2 [16] 18 Obr. 7 Schéma Solid Groung Curing [17] 19 Obr. 8 Schéma Laminated Object Manufacturing 1 [18] 20 Obr. 9 Schéma Fused Deposition Modelling 1 [20] 21 Obr. 10 Schéma Fused deposition Modelling 2 [21] 21 Obr. 11 Schéma Multi-Jet Modelling 1 [22] 22 Obr. 12 Schéma Multi-Jet Modelling 2 [23] 23 Obr. 13 Vibrační systém [5] 24 Obr. 14 Schéma Selective Laser Sintering [24] 25 Obr. 15 Systémy správy dat [25] 28 Obr. 16 Životní cyklus výrobku [28] 29 Obr. 17 Přímý způsob Rapid Toolingu [26] 31 Obr. 18 Nepřímý způsob Rapid Toolingu [27] 31 Obr. 19 Barevný model [5] 32 38