Быстрое прототипирование в велосипедной индустрии
Материал подготовлен на основании статьи эксперта портала PinkBike Мэта Рэга (Matt Wragg).
Наш сегодняшний эксперт Саймон (Saimon) серьёзно увлёкся ездой на горном велосипеде практически с самого детства и 18 месяцев назад пришёл на работу в инженерный отдел (R&D) компании Renthal. До этого он работал в небольшом конструкторском бюро города Стокпорт (Stockport) близ Манчестера (Manchester, Англия). Он не только окончил Институт науки и техники при Манчестерском университете (UMIST, University of Manchester Institute of Science and Technology), но и обладает богатым практическим опытом работы над совершенно разными инженерными проектами по созданию строительного оборудования повышенной проходимости, а также в нефтегазовой сфере и ядерной энергетике. В то время Саймон специализировался на анализе механических систем и компьютерной симуляции. В компании Renthal ре использует свои знания и практический опыт для создания и тестирования новейших велосипедных компонентов.
PB: Что представляет собой быстрое прототипирование/3D-печать?
3D-печать – это процесс создания макета детали на основе её электронного отображения (будь то 3D CAD модель, чертёж, либо что-то аналогичное). До появления технологии быстрого прототипирования модели изготавливались из металла. Это отнимало много времени и обходилось компаниям гораздо дороже. В случае применения процесса быстрого прототипирования модель, как правило, не подвергается дополнительной механической обработке. Также в данном случае практически отпадает необходимость в какой-либо настройке оборудования при переходе от одной модели к другой. Таким образом, у нас появляется возможность вносить небольшие изменения в чертежи наших разработок и тут же получать их реальные модели. Мы можем быстро определить, насколько эти изменения уместны, а также оценить дизайн детали до перехода к изготовлению металлического прототипа для испытаний в лаборатории.
PB: Расскажите, какие материалы используются при создании моделей?
На самом деле это зависит непосредственно от выбранного технологического процесса прототипирования. У нас в компании Renthal используются станки для 3D-печати с присадкой и в них нужно использовать полимерные материалы, такие как ABS. Но существуют и другие технологические процессы. В случае применения технологий SLS (Selective Laser Sintering, Селективное Лазерное Спекание) и SLM (Selective Laser Melting, Электронно-лучевая Плавка) используются порошковые материалы, которые впоследствии расплавляются лазером. А если говорить о SLA (Stereolithography, Лазерная Стереолитография), то для производства детали нам понадобится нам понадобится фото-чувствительный жидкий полимер.
Весь процесс начинается с создания 3D-модели в программе CAD. Ребята из компании Renthal создали логотип нашего сайта, чтобы показать насколько гибкой и простой в использовании является технология быстрого прототипирования. При переходе к печати в принтер первым делом устанавливается специальная подложка, которая плавно опускается по мере нанесения каждого нового слоя пластика. После завершения печати подложку достают из принтера и отделяют готовую деталь (удаляя при этом и лишний базовый слой пластика).
PB: А что представляет собой непосредственно процесс печати?
Как уже отмечалось выше, в компании Renthal используются станки для 3D-печати с присадкой. При этом заготовка формируется очень тонкими слоями пластика, индивидуально выкладываемыми 3D-принтером в горизонтальной плоскости. После застывания каждого слоя подложка с заготовкой смещается вниз, и принтер снова начинает работу. Этот процесс повторяется до тех пор, пока модель не достигнет заданных параметров по высоте. Если модели требуется задать определённую текстуру, используют специальный базовый слой пластика. Он печатается с меньшей плотностью, чем модель, поэтому впоследствии их легко можно разделить.
При использовании таких технологий как SLS (Selective Laser Sintering, Селективное Лазерное Спекание), SLA SLA (Stereolithography, Лазерная Стереолитография) и SLM SLM (Selective Laser Melting, Электронно-лучевая Плавка), принтер при помощи лазера плавит порошковый, либо жидкий исходный материал. После затвердевания каждого слоя подложка с заготовкой также опускается, и процесс начинается заново до полной готовности модели.
Современный компактный 3D-принтер.
PB: Как потом используют созданные модели?
У нас в компании мы используем прототипы, чтобы посмотреть, как детали совмещаются друг с другом и оценить их эстетические качества. В работе мы используем очень мощные инструменты разработки, что позволяет нам получать отличные компьютерные модели и запускать сложные симуляции. Обобщая можно сказать, что быстрое прототипирование помогает нам без задержек создавать новые продукты и оценивать их с тех точек зрения, с которых это не возможно сделать на основании компьютерной модели.
Завершённый 3D-прототип логотипа PinkBike.
PB: Какие плюсы и минусы есть у этих современных технологий, по сравнению с классическим изготовлением прототипов из металла?
Плюсы совершенно очевидны: вы быстро получаете физическое воплощение детали и можете определить печень требуемых изменений. На это вам потребует действительно очень мало времени и денег. К недостаткам можно отнести то, что прототип не пригоден к полевым испытаниям. Непросто найти добровольца для испытания пластикового выноса или руля! 🙂