Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Digitaalinen valmistus
Teknologiademot on the Road
29.11.2016
CAM, Computer-aidedManufacturing
Koneistus: 3D-mallin käyttö työstökoneiden ohjelmoinnissa (CAM)• Ohjelmistoja käytetään erilaisten työstökeskusten ja
NC-sorvien ohjelmointiin
• Ohjelmat ”muuntavat” 3D-mallien geometrian NC-koodiksi, tyypillisesti G-koodiksi
• Ohjelmistoissa käytetään konekohtaisia postprosessoreita, jotka varmistavat, että ohjelman tuottama NC-koodi on yhteensopivaa juuri sitä käyttävän työstökoneen kanssa
• Haasteena on CAM-ohjelman tuottaman NC-koodin vaikea muokattavuus käsin
Levytyöstö: Leikkausratojen, lävistyksen ja nestauksen suunnittelu (CAM)
Levytyöstö: Leikkausratojen, lävistyksen ja nestauksen suunnittelu (CAM)
• Leytyöstökoneiden CAM-ohjelmistoilla suunnitellaan kappalekohtaiset ohjelmat:
– Lävistykset
– Laserleikkauksen radat
– Luukutukset (miten jäte- ja hyötypalat saadaan pois leikkauspöydältä)
• Nestauksella tarkoitetaan levyosien sijoittelua leikattavalle levylle, nesti siis käyttää kappalekohtaisia ohjelmia
3D-mallin käyttö 3D-koordinaattimittakoneen ohjelmoinnissa
Tuotannon simulointi
Tuotannon simulointi- Luodaan olemassa tai suunnittella olevasta digitaalinen 2D- tai 3D-malli
o Simulointimallilla voidaan tutkia järjestelmän käyttäytymistä eri tilanteissa ja erilaisilla parametreilla, ilman että todellisiin järjestelmiin joudutaan tekemään muutoksia.
o Usein simulointia käytetään kun tilanne on epämääräinen, jatkuvasti muuttuva tai niin monimutkainen, että analysointi muilla keinoin on vaikeaa.
o Yleisiä simuloinnin tavoitteita:
• Tuottavuuden ja kannattavuuden parantaminen.
• Kun halutaan tietää, miten muutokset vaikuttavat tuottavuuteen.
• Kun mitoitetaan tarvittavia resursseja.
• Kun suunnitellaan uutta layoutia.
• Kun vertaillaan eri vaihtoehtoja ennen investointipäätöksen tekemistä.
• Kun halutaan havainnollistaa prosessia ja eri tekijöiden vaikutuksia sen toimintaan.
• Kun selvitetään markkinoinnille sen tarvitsemia kustannus-, kate- ja toimitusaikatietoja sekä tehdään havainnollistamisaineistoa.
Tuotannon 3D-simulointia Tuotannon simulointia 2D-ympäristössä
- Rajaton mahdollisuus kokeiluihin ja erilaisiin analyyseihin- Riskien pienentäminen- Ei häiritse tuotantoa- Simuloinnilla pysytään huomioimaan vaihtelut (häiriöt, erot työskentelynopeuksissa,
tuotevirheet, eräkoot, …)- Muutosten tekeminen malliin suhteellisen helppoa- Simulointimalli on monesti havainnollisempi ja helpommin ymmärrettävissä, kuin
esim. matemaattinen malli- Simulointimallin kehitysprosessi jo sinällään lisää ymmärrystä tarkasteltavan
järjestelmän toiminnasta.
- Fysiikkamallinnus uutena ominaisuutena
• Mahdollistaa materiaalivirran
fyysisen käyttäytymisen tutkimisen
tuotantolinjalla
• Kuvan simulaatiossa tutkitaan
laatikoiden käyttäytymistä
lavauslinjalla (Laatikot jumissa)
Fysiikkamallinnus
Tuotantoprosessin simulointi
- Robottisimulointi: Olemassa tai suunnitteilla olevan
robottisolun ominasuuksien tutkiminen 3D-malleihin
perustuvan simulaation avulla
• Ulottuvuustarkastelu
• Törmäystarkastelu
• Vaiheajat
• Työkalun suunnittelu
• Työpisteen ergonomian suunnittelu
• Koulutus ja markkinointi
Offline-ohjelmointi- Offline-ohjelmointi: Luodaan simulointimallin perusteella robottivalmistajakohtaiset
robottikoodit robottiohjaimeen
• Robottien seisokkiaikojen minimointi
• Ohjelmoinnin turvallisuus
• Ohjelman validointi ja testaus
• Laadun parantuminen ja vakiintuminen
• Robottisolun ohjauksen (PLC) suunnittelu ja testaus (Virtual Commissioning)
Robottikoodi robottiohjaimelleRobottisimulaatio
Muita sovellusalueita- Robottimaalauksen simulointi
• Voidaan määrittää maalisuihkun koko
• Voidaan tutkia maalausohjelman
peittävyyttä/ulottuvuutta
• Ohjelmisto maalaa kappaletta
reaaliaikaisesti
- Ergonomiasimulointi
• Ulottuvuustestaus
• Näkymän testaus
• Tilatarkastelut
• Ergonomiset rasitusanalyysit
AMAdditive Manufacturing
3D-tulostusAinetta lisäävä valmistus
3D-tulostus• Ainetta lisäävä valmistus on ainetta poistavan
valmistuksen, kuten jyrsinnän ja sorvauksen vastakohta
• Ainetta lisääviä valmistustekniikoita on monenlaisia
• Menetelmillä voidaan tulostaa kappaleita esimerkiksi muovista, keraamista ja metalleista
• Eri menetelmissä esimerkiksi muovisen tulosteen raaka-aine voi olla eri muodoissa, kuten: nauhana, jauheena tai nesteenä
• Muodon kappaleelle voi antaa esimerkiksi lämpö tai valo, jotka sulattavat tai kovettavat materiaalia
3D-tulostusmentelmiä• Materiaalin pursotus
– Yleinen ja suhteellisen yksinkertainen menetelmä. Hitaahko ja resoluutiota rajoittaa suuttimen halkaisija. ”Tyhjän päälle” tulostettavien kohtien tukena voidaan käyttää toista, esimerkiksi pois liuotettavaa materiaalia.
• Nesteen fotopolymerisaatio
– Altaassa oleva liuosmainen polymeeri kovetetaan valolla. Mallit ovat tarkkoja ja tulostus suhteellisen nopeaa mutta malleihin joutuu usein lisäämään kannattelevia tukirakenteita.
• Jauhepetimenetelmä
– Jauhemainen raaka-aine levitetään kerros kerrokselta ja kovetettavat kohdat ”kovetetaan” tyypillisesti laserilla. Jauhepeti toimii samalla mallin tukena.
• Sideaineruiskutus
– Ruiskutetaan sideainetta joka sitoo levitettäviä jauhekerroksia. Käytetään esimerkiksi valumuottien ja keernojen valmistuksessa.
• Materiaaliruiskutus
– Kuten nestesuihkutulostus mutta 3D:nä. Tulostuslaatu on hyvä mutta mekaaniset ominaisuudet heikot.
http://www.lboro.ac.uk/research/amrg/about/the7categoriesofadditivemanufacturing/
3D-tulostuksen prosessi1. 3D-tulostettavasta kappaleesta tarvitaan digitaalinen 3D-
malli.
– Malli voidaan mallintaa jossain CAD-ohjelmistossa.
– Mallin suunnitteluun on olemassa erilaisia tulostusmenetelmäkohtaisia ohjeita jotka määrittelevät esimerkiksi minimi aineenpaksuudet.
2. Malli avataan ohjelmistoon joka generoi 3D-tulostimen käyttämän tulostusohjelman, esimerkiksi G-koodina.
3. Ohjelma lähetetään tulostimelle joka tulostaa kappaleen.
4. Kappale viimeistellään/puhdistetaan esimerkiksi tyhjän päälle tulostuvia kohtia tukevista rakenteista tai tukimateriaalista.