mirror of
https://github.com/vofy/fekt-scara.git
synced 2025-04-28 05:01:00 +02:00
55 lines
No EOL
5.4 KiB
TeX
55 lines
No EOL
5.4 KiB
TeX
\chapter{Aditivní výroba a 3D tisk}
|
|
Aditivní výroba, též nazývaná 3D tisk, je technologie umožňující výrobu dílů pomocí nanášení materiálu ve vrstvách. Tato technologie našla uplatnění nejen v prototypování, výrobě v malých sériích, ale i v medicínských aplikacích, architektuře, vesmírném průmyslu a mnoha dalších oblastech.
|
|
|
|
V porovnání s využitím subtraktivní výroby, má aditivní výroba řadu výhod. Velkou výhodou aditivního výrobního procesu je \textbf{flexibilita při návrhu a výrobě} komplexních tvarů, které by byly obtížně nebo vůbec nevyrobetelné konvenčními technologiemi. Při použití subtraktivních procesů jsou limitujícími faktory návrhu zejména potřeba přípravků, relativně velkého množství nástrojů a také možnost výskytu obráběného výrobku s nástrojem. V porovnání s tvářecími technologiemi (jakou jsou například vstřikování, přetlačování nebo třeba lisování), které vyžadují výrobu potřebných nástrojů a forem, což značně limituje geometrii výrobku. Technologie aditivní výroby umožńuje umístit materiál tam, kde je potřeba bez ohledu na nástroje potřebné k výrobě. To umožňuje například výrobu topologicky optimalizovaných dílů a výrobků. \cite{GAO201565}
|
|
|
|
Další výhodou oproti subtraktivním technologiím je \textbf{malé množství odpadního materiálu}, protože je materiál nanášen pouze v oblastech, kde je potřeba. Oproti tvářecím technologiím je výhodou například využití neúplné výplně, která šetří materiál a zkracuje dobu tisku.
|
|
|
|
Velkou výhodou pak je \textbf{konstatní cena při výrobě dílů s komplexní geometrií}. Cena výroby u aditivní výroby není závislá na složitosti geometrie dílu, ale pouze na množství a typu materiálu použitého k výrobě a době tisku, resp. spotřebě elektrické energie.\cite{GAO201565}
|
|
|
|
Při výrobě komplexních geometrií pomocí aditivní výroby \textbf{není často potřeba rozdělovat díl nebo výrobek na více části}, které je následně potřeba spojit. To v praxi znamená nižší náklady na výrobu, menší riziko chyb při montáži a také nižší hmotnost výrobku. Při výrobě takových dílů vzrůstá potřeba tiskových podpor, které mohou komplikovat čištění a kompletaci výrobku. Při odstraňování podpor může způsobit geometrické nepřesnosti. \cite{GAO201565}
|
|
|
|
Limitací 3D tisku může být právě geometrická přesnost a omezená kvalita povrchu, která je navíc ovlivněna metodou výroby (tj. FFF, SLA, SLS, ...). 3D tiskárny využívají zejména k výrobě dílů o rozměrech v řádu několika milimetrů až desítek centimetrů a jejich tolreance se pohybuje v rámci několika desetin až setin milimetru. \cite{GAO201565}
|
|
|
|
\section{Technologie FFF}
|
|
FFF (Fused Filament Fabrication) je zejména z důvodu nízké pořizovací ceny stroje i materiálu jednou z nejrozšířenějších technologií aditivní výroby. Tato technologie využívá plastové polymery, které mohou obsahovat příměsy jiných materiálů ve formě vláken nebo práškové příměsy. Tento materiál je prodáván ve formě tiskových strun o průměru 1,75~mm nebo 2,85~mm navinutých na cívku. Tato struna je odvíjena extruderem a vytlačena rozehřátou tryskou. Tryska způsobí tavení termoplastu a dojde tak k vytlačení přesného množství materiálu, které je řízeno průměrem otvoru trysky, rychlostí pohybu tiskové hlavy vůči tiskové podložce a rychlostí vytlačování materiálu. Tisková hlava nanáší materiál v definovaných vrstvách na tiskovou podložku. Tato podložka je většinou vyhřívaná, což zabraňuje deformaci tiskového výrobku a jeho případné oddělení od tiskové plochy. \cite{mcae_fff}
|
|
|
|
\section{Části 3D tiskárny}
|
|
|
|
\subsection{Tisková hlava}
|
|
|
|
|
|
Podstatnou částí tiskové hlavy je ventilátor, který chladí tiskový materiál po jeho vytlačení z trysky.
|
|
\chapter{Kinematika}
|
|
|
|
|
|
\section{Souřadný systém}
|
|
|
|
\section{Kinematická transformace}
|
|
|
|
\subsection{Přímá transformace}
|
|
|
|
\subsection{Nepřímá transformace}
|
|
|
|
\cite{2016Rarv}
|
|
|
|
\section{Kinematiky používané v aditivní výrobě}
|
|
|
|
FFF 3D tiskárny využívají především paralelní kinematiku
|
|
|
|
\subsection{Kártézská}
|
|
Tiskárny s kartézskou kinematikou jsou nejrozšířenější a zároveň nejjednodušším typem kinematiky FFF tiskáren. Kinematika vyžaduje tři krokové motory, jednen pro každou z os. Kartézská kinematika je v současné době nejrožířenější kinematika a to díky jednoduchosti konstrukce a jednoduchosti kinematické transformace.
|
|
|
|
\subsubsection{Portálová kinematika (gantry)}
|
|
Tato kinematika vyžaduje nejméně čtyři krokové motory, tedy jeden motor pro každou z os a jeden další motor pro jednu z os. Zpravidla to bývá osa Z. Tím se eliminuje prověšení ramene osy X. Ačkoliv jsou tyto tiskárny kompaktní, tak při tisku vyžadují v ose Y větší prostor pro pohyb tiskové podložky. Nejpopulárnější tiskárnou využívající portálovou kinematiku je Prusa i3 navržena Josefem Průšou nebo cenově přívětivější Creality Ender 3.
|
|
|
|
\subsubsection{Kinematika CoreXY}
|
|
Tato kinematika umožňuje díky stacionárním motorům (v osách X a Y) dosáhnout vyšší rychlosti tisku
|
|
|
|
\subsubsection{Kinematika CoreXZ}
|
|
|
|
\subsection{Kinematika SCARA}
|
|
|
|
\subsection{Kinematika Delta}
|
|
|
|
\subsection{Polární kinematika} |