Prototipaketa azkar

Prototipaketa azkarra modelo bat eskalan egiteko eta muntaia baten pieza bat sortzeko teknika multzo bat da. Horretarako, hiru dimentsioetan marrazten duten CAD (ingelesez: computer aided design) programak erabiltzen dira. Prototipoak eskalan egiteko, 3D inprimagailuak edo geruza gehigarrien bidezko fabrikazio-metodoa dira gaur egungo prozesurik ohikoenak. Prototipaketa azkarreko lehenengo metodoak 1980. hamarkadan eskuragarri izaten hasi ziren modeloak eta prototipoak egiteko. Gaur egun, kalitate oneko piezak, zein serie txikiak, ekoizteko erabiltzen dira. Izan ere, pieza gutxi sortzeko molde bidezko prozesua baino errentagarriagoak dira.

Metalen prototipaketa azkarra

Aleazio metalikoen bidezko prototipaketa azkarrean bi motatako prozesuak erabiltzen dira: 2D (laminetatik edo txapa lauetatik abiatzen diren prozesuak) eta 3D (metal urtu batetik, hauts edota hari metaliko batetik abiatuz lortzen diren piezak).

2Dn egiten diren prozesuak hurrengo hauek dira:

Laser bidezko mozketan, laser bera sortzeko lau fase nagusi daude ordena honetan: ponpaketa, erradiazioaren igorpen espontaneoa, erradiazioaren igorpen estimulatua eta xurgapena. Bost motatako laser-mozketa daude: diodo laserrak, puntu kuantikozko laserra, karbono dioxidoko laserra, laser ultramorea eta neodimio - YAG laserra.
Ur-zurrusta bidezko mozketa, materiala jateko erabiltzen den prozesua da. Txorrotaren diametroa 0,1-0,4 mm-koa da, eta 900 m/s-ko abiadurarekin laneko gainazalera zuzentzen da. Normalean, urari urratzaile bat gehitu egiten zaio mozketa-gaitasuna handitzeko.
Elektroerosioa deituriko prozesua materiala jatean datza, bi poloen artean igarotzen diren deskarga elektriko jarraitu batzuen bidez. Teknika hau industrian asko erabiltzen da, gehienbat zehaztasun handiz edozein material eroale mekanizatu nahi denean.
2.irudia. Elektroerosioa.
Xafla metalikoaren deformazioari buruz ari garela, CNC (ingelesez, Computer Numerical Control) bidez kontrolatzen den beste prozesu bat dago. Bertan, puntzoi batek xafla metalikoa bultzatu egiten du, hau deformatuz eta forma espezifiko bat emanez. Ingelesez, ISF (ingelesez: Incremental Sheet Forming) deritzo eta bi mota daude: single point ISF (puntu bakarrekoa) eta two points ISF (bi puntukoa).

Soldadura oso ezaguna den prozesua da, eta sektore askotan erabiltzen da. Prozesu honetan, pieza ugari elkartu ahal dira, lotura zonaldean beroa emanez eta ekarpen-materiala jarriz edo jarri gabe egin ahal da. Bost mota daude: arku elektriko bidezko soldadura, erresistentzia bidezko soldadura, soldadura oxiazetilenikoa, laser bidezko soldadura eta marruskadura bidezko soldadura.
Aurreko prozesuez gain, xafla-tolestaketa, trokelaketa eta erretxinazko moldeak aurkitu ditzakegu xaflari forma emateko.

3Dn beste prozesu batzuk egiten dira:

Prozesu oso ezagun bat, aleazio metalikoen galdaketa da. Normalean, serie txikiak edo pieza bakarrak egiteko erabiltzen denez, modeloa era azkar batean egitea du helburu. Horregatik, hareaz eginiko moldeak edo prototipaketa azkarraren bidez sortutakoak erabiltzen dira.
3.irudia. Xafla metalikoen deformazioa.
Beste prozesu bat, laser bidezko sinterizazioa da, non era selektibo batean hauts metalikoak sinterizatu egiten diren objektu baten forma lortu arte. Erabiltzen den makinak bi zilindro ditu beheko aldean, bata hautsa makinan sartzeko eta bestea pieza mugitzen joateko geruzaz geruza.
Metalekin erlazionaturiko prozesuekin bukatzeko, estratokontzepzioa aurkitu dezakegu. Prozesu hau gorputz bat geruzetan banatzean datza, geroago xafla lau batean proiektatzeko. Bertan, solidoa osatzen duten perfilak mekanizatzen dira. Azkenik, xafla guztiak elkartzen dira 3Dko solido berri bat sortzeko.

Polimeroen prototipaketa azkarra

Polimeroak lantzeko orduan, metalarekin egiten den bereizketa berdina egin dezakegu: 2D eta 3D.

4. irudia. Termokonformaketa molde positiboan

2Dn egiten diren prozesuen artean hurrengo hauek aurkitu ditzakegu:

Polimeroekin erabiltzen den prozesuetako bat, aurretik aipatutako ISF prozesua da. Baina kasu honetan, xafla metaliko bat deformatu ordez, plastikozko xafla bat deformatu egiten da.
Termokonformaketa beste teknika bat da, non termoplastikozko xafla bati forma ematen zaion, beroa eta presioa aplikatuz. Lau era desberdin daude, hutsean, presio bidez, positibo edo negatibo batekin, eta era mekaniko batean.

Gutxiago erabiltzen den beste prozesu bat konpositen eskuzko konformaketa da, matrize polimerikoa duen konposatu batean oinarritzen dena.

Plastikoan 3Dn egiten diren prozesuetan, piezaren forma finala lortu ondoren, beste amaierako operazioak egiten dira kalitate oneko emaitzak lortzearren.

Hauek dira 3Dn egiten diren prozesuak:

Estereolitografia likido egoeran dagoen material batetik abiatzen den prozesua da. Monomeroz eta akrilikozko oligomeroz osatutako likido bat geruzaz geruza ondu egiten da, ultramorezko laser baten bidez. Modu honetan gorputz solido bat lortzen da, bere inguruan geratzen den materiala likido izaten jarraitzen duen bitartean.

Gaur egungo merkatuan aurkitu ditzakegun 3D inprimatzaileen antzera lan egiten duen prozesu bat dago. Erabili nahi dugun materiala hari forman makinara sartzen da, bertan urtzeko. X Y Z kontrol baten bidez oinarri baten gainean isurtzen da nahi dugun forma lortu arte.
LOM (ingelesez: Laminated Object Manufacturing) prozesuan, aurretik laser baten bidez laminetan moztutako geruza oso meheak batu egiten dira, nahi den formarekin. Xaflak 0,05-0,5 milimetrokoak izan daitezke.
Inprimatze tridimentsional izeneko prozesuan berriz, hautsez osatutako geruzen gainean aglutinatzaile inorganiko bat isurtzen da, fabrikatu nahi den piezaren forma lortzeko. Ondoren, sortzen diren piezak sinterizatu egiten dira gogortasuna emateko.
Metalean erabiltzen diren prozesu batzuk plastikoan ere erabili egiten dira. Esate baterako, laser bidezko sinterizazioa, estratokontzepzioa eta galdaketa.

Erreferentziak:

Dr. Ian Gibson, Dr. David W. Rosen, Dr. Brent Stucker. (2010). Additive Manufacturing Technologies Rapid Prototyping to Direct Digital Manufacturing. Springer.

Kanpo estekak

Datuak: Q1128971
Multimedia: Rapid prototyping / Q1128971