#BLBMÈǲTLÈ QSÈDF

(1)

**,0/530-" 1Ʋ&4/045* 406Ǝ«45¶**

0%-²7"/Å$) 7& 7",66

#BLBMÈǲTLÈ QSÈDF

4UVEJKOÓ QSPHSBN # o 4USPKOÓ JOäFOâSTUWÓ 4UVEJKOÓ PCPS 3 o 4USPKOÓ JOäFOâSTUWÓ

"VUPS QSÈDF ;V[BOB ÀPMDPWÈ 7FEPVDÓ QSÈDF *OH 1FUS ,FMMFS 1I%

(2)

(3)

(4)

(5)

PODĚKOVÁNÍ

Ráda bych poděkovala panu Ing. Petru Kellerovi, Ph.D. za odborné vedení bakalářské práce, jeho cenné rady, připomínky a čas strávený při konzultacích. Dále bych chtěla poděkovat své rodině za podporu po celou dobu studií, bez které by tato práce nikdy nemohla vzniknout. Děkuji.

(6)

ABSTRAKT

Bakalářská práce se zabývá vakuovým odléváním dvousložkových polyuretanových pryskyřic do silikonových forem a následnou analýzou změn rozměrů a geometrických úchylek jednotlivých tenkostěnných odlitků. Je zde popsán postup výroby formy i odlévání, vlastnosti použitých materiálů, vakuování a způsob měření jednotlivých odlitků. Práce dále v úvodní části obsahuje přehled základních informací o technologii Rapid Prototyping a vznik master modelu.

Klíčová slova

Vakuové odlévání, silikonová forma, Rapid Prototyping, master model, odlitek

ABSTRACT

The Bachelor thesis deals with vacuum casting of two-component polyurethane resinous into silicon moulds and the subsequent analysis of changes in the dimensions and geometrical deviations of individual thin-walled castings. There is a description of process for producing moulds and casting properties of the used materials, and the method of measurement of individual casts. Further work in the introductory section provides an overview of basic information about the Rapid Prototyping technology and the creation of the master model.

Key words

Vacuum casting, Silicone mould, Rapid Prototyping, master model, cast

(7)

OBSAH

OBSAH ... 6

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ ... 8

1.ÚVOD ... 9

1.1Cíl práce ... 9

2.RAPID PROTOTYPING ... 10

2.1 Základní přehled ... 10

2.3 Technologie PolyJet Matrix ... 11

3. POUŽITÉ MĚŘICÍ STROJE ... 12

3.1 Souřadnicové měřicí stroje ... 12

3.1.1 Konstrukce souřadnicových měřicích strojů ... 12

3.2 Optické skenery ... 13

4. VAKUOVÉ ODLÉVÁNÍ ... 14

4.1 Postup odlévání ... 14

4.2 Materiály ... 14

4.2.1 Silikony ... 14

4.2.2 Licí materiál ... 15

4.3 Vakuování ... 15

5. PRAKTICKÁ ČÁST ... 17

5.1 Master model ... 17

5.2Silikonové formy ... 19

5.2.1 Konstrukce silikonové formy ... 19

5.2.2 Odlití formy ... 19

5.3 Odlitky ... 23

5.3.1 Materiál odlitků ... 23

5.3.2 Odlévání ... 24

5.4 Měření ... 27

5.4.1 Souřadnicový měřící stroj ... 29

5.4.2 3D digitalizace ... 31

5.4.3 Porovnávání dat ... 32

5.4.4 Vyhodnocení ... 33

6. ZÁVĚR ... 36

LITERATURA ... 37

SEZNAM OBRÁZKŮ ... 39

(8)

SEZNAM OBRÁZKŮ V PŘÍLOZE 1 ... 40 SEZNAM TABULEK ... 41 SEZNAM PŘÍLOH ... 42

(9)

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ

2D dvoudimenzionální

3D třídimenzionální

a strana a

ABS akrylonitrilbutadienstyren ATOS Advanced Topometric Sensor

b strana b

c strana c

CAD Computer Aided Design

CAM Computer Aided Manufacturing

CATIA V5R21 Compute Aided Three-dimensional Interactive Application Version 5 Release 21

FEM Finite Element Method

m hmotnost

Obr. obrázek

PC polykarbonát

PE polyetylen

PEEK polyetereterketon

PMMA polymetylmetakrylát

POM polyoxymethylen

PP polypropylen

PS polystyren

s.r.o. společnost s ručením omezeným STL Standart Tessellation Language

Tab. tabulka

tzv. takzvaný

V objem

v.o.s. veřejná obchodní společnost

ρ hustota

(10)

1. ÚVOD

Již v počátcích civilizace si snažil člověk urychlit, ulehčit či zdokonalit práci.

V současné době nás technika neustále obklopuje a považujeme ji za součást a za samozřejmost našeho života. Existují technologie, které by si před pár stoletími či desetiletími nikdo nedokázal ani představit. Současný trend směřuje průmysl k přesnější a rychlejší výrobě s použitím stále nižších nákladů. Máme stroje či zařízení, která jsou schopna vyrobit výrobek s přesností na tisíciny milimetru nebo s neomezenou tvarovou složitostí. Do této oblasti můžeme zařadit zařízení, která používají rychlý způsob výroby prototypů, označovaná jako Rapid Prototyping. U této technologie je možnost vytvoření fyzického prototypu, odstranění nedostatků, pro prezentaci a dnes již také jako plnohodnotné funkční součástky.

Málokteré odvětví průmyslu se dnes již obejde bez plastových dílů, jejichž výroba - vstřikováním do forem, by při konstrukci prototypu byla časově i finančně neúnosná.

Bylo jen otázkou času, kdy dojde ke vzniku technologie, která nám umožní jinou možnost výroby. Do oblasti Rapid Prototypingu byla začleněna technologie vakuového odlévání polyuretanových pryskyřic do silikonových forem. Touto technologií se dají rychle a poměrně s nízkými náklady vyrobit díly srovnatelné kvalitou a vlastnostmi, jako u plastové součásti zhotovené konvenčními technologiemi.

1.1 Cíl práce

Cílem práce je zjistit rozměrovou a geometrickou přesnost tenkostěnného prototypového dílu z dvousložkových polyuretanových pryskyřic odlévaný ve vakuu do silikonové formy vůči původnímu tzv. master modelu.

(11)

2. RAPID PROTOTYPING

2.1 Základní přehled

Rapid Prototyping označuje oblast technologií, které vytváří výrobek neklasickými postupy – obvykle tzv. aditivním procesem. Tato oblast vznikla v osmdesátých letech, od té doby se vyvíjí nové technologie a metody. První komerční Rapid Prototyping systém se datuje do roku 1988. Od tohoto roku se na trhu objevilo více než 20 rozdílných technologií využívající metody Rapid Prototypingu. Vývoj je úzce spojen s vývojem počítačů v průmyslu. Klesající náklady na počítače, zejména osobních a notebooků, změnila způsob chodu firem. Nárůst v používání počítačů pobídl vývoj v mnoha oblastech výpočetní techniky, včetně CAD, automatizované výroby a počítačové číslicové řízení obráběcích strojů. Zejména vznik Rapid Prototyping systémů by nebylo možné bez existence CAD. Potřeba konstruktérů je pracovat s hmatatelným modelem, u kterého se dá snadněji změnit design, odstranit případné chyby, kontrolovat smontovatelnost, provádět funkční zkoušky… Všechny tyto výhody fyzické součásti umožňují zrychlení celého výrobního procesu. Dnes mají technologie Rapid Prototypingu velmi široké uplatnění. Jako každá technologie, tak i tato má své výhody i nevýhody. [1; 2]

Výhody technologií Rapid Prototypingu:

• možnost otestování funkčnosti

• nízké ceny při kusové výrobě oproti běžným technologiím

• nízká časová náročnost

• značná část výroby je automatizovaná

• neomezená geometrická složitost součásti

Nevýhody technologií Rapid Prototypingu:

• značně vysoké pořizovací náklady

• rozměrová a teplotní nestálost modelu

• nutné povrchové úpravy

• možný vznik toxických výparů

(12)

2.3 Technologie PolyJet Matrix

PolyJet Matrix se řadí mezi technologie Rapid Prototypingu. Tento typ technologie byl uveden na trh izraelskou firmou Objet počátkem roku 2000. Po představení patentu získali výrobci vydatný nástroj pro rychlou výrobu tvarově složitých modelů ve vysoké kvalitě z různých materiálů. Tento způsob 3D tisku umožňuje dvoukomponentní tisk, tedy v jednom tiskovém procesu použít dva různé materiály. Ve výsledném prototypu se může vyskytovat jak tvrdý, pevný materiál, ale i zároveň pružný materiál podobný pryži. Samozřejmostí je začlenění více barev.

3D PolyJet technologie funguje na principu tryskání nejmodernějších fotopolymerních materiálů v podobě kapiček v ultratenkých vrstvách o tloušťce 16 nebo 30 µm. Software automaticky vypočítá umístění fotopolymerů a nosného materiálu z CAD 3D souborů. Stavební materiál je v tekuté formě vytlačován přes trysky na pracovní plochu, kde se provádí vytvrzování. Vytvrzení je dosaženo ultrafialovým zářením. Současně je na pracovní plochu nanášen i materiál pro stavbu podpor. Podpory jsou vytvářeny tam, kde je převislý materiál nebo složitý geometrický tvar. Hlava, která je součástí 3D tiskárny koná pohyby v rovině X, Y a vytváří jednotlivé vrstvy. Každá vrstva je takto nanesena a následně vytvrzena, v dalším kroku dojde k posunutí pracovní plochy v záporném směru osy Z pomocí mikrometrického šroubu. Po dokončení tisku dojde k odstranění podpůrného materiálu ručně nebo vodním paprskem. Z podpor vzniká nemalé množství odpadu, značná je i spotřeba vody. Protože prototyp vzniká vrstva po vrstvě je umožněno vytvářet pohyblivé části, které jsou připraveny k použití přímo z výroby. Celý proces 3D tisku je řízen softwarem Objet Studio. Široký výběr materiálů umožňuje vytvářet díly s různou geometrií a s různými mechanickými a vzhledovými vlastnostmi. [3, 4, 5, 6, 7]

Obr. 1 Schéma technologie PolyJet Matrix [7]

(13)

3. POUŽITÉ MĚŘICÍ STROJE

3.1 Souřadnicové měřicí stroje

Princip souřadnicového měřicího stroje spočívá ve stanovení základního bodu v prostoru a polohy dalších bodů na měřené součásti formou souřadnicových rozměrů v osách X, Y, Z. Oproti konvečním metodám má souřadnicový měřicí stroj možnost určení základního bodu v kterémkoliv místě pracovního prostoru. Klasické odečtení naměřených hodnot ze stupnic je nejen zdlouhavé, nepřesné ale i namáhavé. Oproti tomu je vyhodnocování hodnot u souřadnicových měřicích strojů značný krok vpřed.

Většina souřadnicových měřicích strojů má možnost připojení k zařízení pro zaznamenávání naměřených hodnot, které automaticky registruje naměřené body. Data používaná při tvorbě jednotlivých geometrických prvků součástí za pomocí softwaru CAD jsou nutná při přípravě řídících programů pro měření na souřadnicovém měřicím stroji. [8]

3.1.1 Konstrukce souřadnicových měřicích strojů

Souřadnicový měřicí stroj má svoji vlastní desku doplněnou měřicím mechanismem. U měřicího mechanismu obvykle nalezneme měřicí dotyk. Měřicím dotykem se „ohmatává“ kontrolovaná součást, jehož poloha je určena a zobrazena na číselném ukazateli hodnot. Měřicí rozsah je určen hodnotami jednotlivých souřadnic X, Y, Z. Je to prostor, který při měření obsáhne měřicí hlavice. Často jsou však rozměry měřené součásti menší než tento prostor. Souřadné osy jsou navzájem kolmé i kolmé a rovnoběžné s příměrnou deskou.

Pracovní granitová deska je ustavena na čtyřech základních podpěrách.

V pracovní desce se nacházejí závity. Ty slouží k připevnění měřené součásti pomocí šroubů a upínek. Na okraji desky je umístěno seřizovatelné vedení, po kterém pojíždí most. Překlad mostu slouží k vedení příčných saní. K mostu je připevněn vozík, který je vytvořen pro uložení pinoly. Za důležitý konstrukční prvek se považuje vedení.

U vedení je nutnost posouvání s maximální přesností a bez trhavých pohybů. Snímací hlavice patří u každého stroje do základního vybavení. Jsou to měřicí doteky, kde při kontaktu tohoto doteku s povrchem měřené součásti dojde k vyslání elektrického

(14)

signálu. Ten je základem pro získání vyčíslitelné informace o velikosti souřadnic X, Y, Z bodu čteného měřicím systémem. Existuje několik typů měřicích doteků. [8]

Typy měřicích doteků:

• kulový

• kuželový

• talířový

• válcový

• nastavitelný

• čtyřcestný a pěticestný

3.2 Optické skenery

Bezdotykový optickým 3D skener slouží pro rychlou digitalizaci trojrozměrných objektů o rozměrech od několika milimetrů až po několik metrů. Toto měřící zařízení je určeno k přenosu skutečného předmětu do 3D grafického rozhraní počítače, kde je možné tyto data dále upravovat a modelovat. Dále je možné ze získaných dat vygenerovat soubory pro výrobu a následně vyrobený díl přeměřit a porovnat s originálním objektem.

U optického skeneru ATOS II 400 je proces měření založen na projekci proužků světla, kdy využívá promítnutí jednoho nebo několika proužků světla na povrch skenovaného objektu. Mimo osu tohoto světelného zdroje jsou umístěny dvě digitální kamery s optickými čipy. Digitální kamery a široká flexibilita měřícího objemu umožňuje přesné a efektivní kontroly kvality výroby. Díky referenčním značkám, umístěných na objektu, je zajištěno automatické složení jednotlivých záběrů. Tato metoda umožňuje měřit velmi složité objekty po celém povrchu nemalých rozměrů.

Využití optického skeneru je v oblastech CAD, CAM a FEM. Software ze záběrů vypočítá prostorové souřadnice jednotlivých bodů. Výstupem z měření je kvalitní soubor STL dat, nebo mrak bodů. Program umožňuje ukládat i řezy, obrysové linie, případně výstupní protokoly kvality. Možnost měřit i lesklé a průhledné objekty, ale pouze po povrchové úpravě. Výhodou je možnost pořizovat trojrozměrné modely předmětů, které jsou vyrobeny z libovolného materiálu. [9; 10]

(15)

4. VAKUOVÉ ODLÉVÁNÍ

4.1 Postup odlévání

Za master model lze pokládat existující součást ze strojírenské praxe nebo vzniklou součást vyrobenou některou z technologií rapid prototypingu. Tento způsob odlévání je vhodný pro malé série, přibližně do 100 kusů. Základem pro lití jsou silikonové formy. Forma se zhotový zalitím master modelu do silikonového materiálu.

V dalším kroku následuje přilepení vtokového kanálku k master modelu a umístění do prostoru formovací nádoby. Silikon je nutné zavakuovat než dojde k zalití master modelu ve formovací nádobě. Vakuováním se silikon zbaví bublinek vzduchu. Po zalití master modelu silikonem je nutné vakuování opakovat. Úplné vytvrzení silikonu trvá 12 hodin při pokojové teplotě. Vytvrzení lze urychlit temperováním při teplotě 70 °C, doba vytvrzení se tímto zkrátí pouze na 4 hodiny. Poté co dojde k vytvrzení silikonu, se forma rozřízne a dojde k vytvoření dělicí roviny.

Před odléváním z polyuretanové pryskyřice se forma vyhřeje přibližně na 70 °C.

Vyhřátím formy se zlepší zatékavost materiálu. Následně zbývá jen vyjmout odlitek.

Odlitek se doporučuje vytvrdit (temperovat) za zvýšené teploty 50 až 70 °C, tímto se zvýší jeho odolnost proti mechanickému poškození. Odlitky lze dále opracovávat, lakovat a poté použít jako plně funkční díly. Touto technologií jsou většinou odlévány prototypové díly ze speciálního dvousložkového materiálu. [1]

4.2 Materiály 4.2.1 Silikony

Silikon se snadno zpracovává i vytvrzuje a konečné vlastnosti jsou vhodné pro výrobu forem. Nejdůležitější vlastností je pružnost, dále má vysokou tuhost, teplenou odolnost, nízké smrštění a schopnost detailně kopírovat i ty nejmenší detaily. Další velkou výhodou je průsvitnost materiálu, což umožní rozříznutí formy v požadovaném místě na master modelu. Díky vysoké pružnosti se snadno uvolňují z forem i tvarově složité odlitky. Proto není vždy nutné používat separátory a lze vyjmout i odlitek s negativním zkosením. Silikon je dvousložkový materiál, základní materiál se po smíchání s vytvrzovacím činidlem vytvrdí při pokojové teplotě adiční reakcí. Při adiční reakci dochází k zániku násobných vazeb. Vytvrzení lze urychlit temperováním. Při

(16)

odlévání silikonu je třeba odlévat za přítomnosti vakua, jinak dojde ke vzniku vzduchových bublin. V opačném případě nebude povrch odlitku kvalitní. [1; 11]

4.2.2 Licí materiál

Mezi nejrozšířenější licí materiály patří polyuretanové pryskyřice. Skládají se ze základní složky a vytvrzovacího činidla. Vytvrzovací činidlo se vyznačuje nízkou viskozitou, dobrými separačními vlastnostmi, snadným mícháním a odplynění. Jejich vlastnosti jsou velice podobné plastům. Typ pryskyřice a množství vytvrzovacího činidlo určuje podobnost materiálových vlastností k určitému plastu. Výrobci různě kombinují polyuretanové pryskyřice pro zvýšení tepelné odolnosti, rázové houževnatosti, pevnosti v tahu, pevnosti v ohybu, a podobně. V praxi jsou nejčastěji používány tyto materiály a jejich kombinace, jejichž základní vlastnosti je možné emulovat polyuretanovými pryskyřicemi:

• PE (polyethylen)

• ABS (akrylonitrilbutadienstyren)

• PP (polypropylen)

• PS (polystyren)

• PMMA (polymetylmetakrylát)

• PC (polykarbonát)

• POM (polyoxymethylen)

• PEEK (polyetereterketon)

Základní složka a vytvrzovací činidlo je nejčastěji míchána v těchto poměrech:

100/100, 100/80, 100/60, 100/50, 100/40. Po smíchání základní složky s činidlem se doba zpracovatelnosti pohybuje v rozmezí 3 až 8 minut. Teplotní odolnost v rozmezí 75 až 220 °C. Doba odformování je závislá na druhu polyuretanových pryskyřic.

Z pravidla to bývá 25 až 120 minut při teplotě temperování 70 °C. Přírodní zbarvení polyuretanové pryskyřice může být například průhledné, béžové nebo našedlé.

Zabarvení je možné ovlivnit přidáním libovolných pigmentů. Další informace o vlastnostech materiálu poskytuje výrobce. [1; 12]

4.3 Vakuování

Vakuování probíhá ve vakuovací komoře. Zde je vakuován jak silikon na výrobu formy, tak i licí materiál na odlitky. Vakuová komora je ovlivněna dvěma důležitými

(17)

parametry: hodnotou dosaženého tlaku vakua v komoře a výkonem čerpadla. Hodnoty podtlaku nejsou založeny na výpočtech ale pomocí experimentů. Pomocí experimentů bylo zjištěno, že hodnota podtlaku -93 kPa není dostatečná pro rozbití bublinek. Ideální hodnota podtlaku je -96 kPa za běžných atmosférických podmínek. Čerpadlo musí splňovat minimální čerpací výkon, což je 25 m³/hod. Za normální atmosférický tlak považujeme 101 325 Pa. Uvedené hodnoty ideálního podtlaku a výkonu čerpadla závisí na konstrukčním provedení vývěv. Vývěva odčerpává vzduch či jiné plyny z uzavřeného prostoru a vytváří tak částečné vakuum. Snížením tlaku ve vakuové komoře, tak i uvnitř materiálu dojde k odstraňování vzduchových bublinek ze silikonu či licího materiálu na odlitky. Vzduchové bublinky v materiálu se začnou rozpínat a dají se do pohybu směrem k povrchu. [1]

(18)

5. PRAKTICKÁ ČÁST

Jak vyplývá z názvu bakalářské práce: Kontrola přesnosti součástí odlévaných ve vakuu, bude se tato praktická část zabývat vakuovým odléváním do silikonových forem a následným měřením a porovnávám rozměrů s master modelem. Praktická část byla rozdělena do několika bodů:

• Tvorba master modelu

• Výroba silikonové formy

• Vytvoření odlitků

• Měření odlitků

Každý bod je na následujících stránkách podrobně popsán, vysvětlen a jsou i přiloženy k danému bodu fotografie či schémata.

5.1 Master model

Master model slouží ke zhotovení silikonové formy ale i jako součást, se kterou budou porovnávány naměřené hodnoty jednotlivých odlitků. Do této praktické části nebyla použita součást z reálné technické praxe. Navrhnutí součásti takové, aby byly zastoupeny různé prvky vhodné k měření a jejich následnému porovnávání. Předloha pro master model vznikla v programu CATIA V5R21. Do jednoho žebra byla vymodelována díra za účelem lepší orientace na modelu.

Obr. 2 Master model v softwaru CATIA V5R21

(19)

K samotné výrobě byl použit 3D tisk pomocí technologie Polyjet Printing na zařízení Objet 500.

Obr. 3 3D tisk master modelu

Materiál pro 3D tisk master modelu byl použit Vero White Plus a jako podpůrný materiál Fullcure 705. Spotřeba materiálu byla 98 gramů a podpůrného materiálu 168 gramů. Doba tisku se pohybovala kolem 7 hodin a 28 minut.

Obr. 4 Master model před odstraněním podpůrného materiálu

(20)

Podpůrný materiál na master modelu bylo zapotřebí odstranit. K odstranění došlo pomocí působení vody vod vysokým tlakem. Odstranění bylo snadné a nebylo zapotřebí vynaložení většího úsilí.

Obr. 5 Master model po odstranění podpůrného materiálu

5.2 Silikonové formy

5.2.1 Konstrukce silikonové formy

Před samotným zhotovením formy bylo důležité promyslet, kudy povede dělící rovina, kam umístit výfuky a vtok. Také bylo třeba určit, z kolika částí se bude forma skládat, aby bylo možné bez větších obtíží odlitek vyjmout. Rám formy byl sestaven z 5 skleněných destiček, následně slepených k sobě. Ke slepení byla použita tavná pistole s běžným tavným lepidlem. Čtyři skleněné destičky představují strany kvádru a jedna dolní podstavu. Skleněné destičky se používají z důvodu dobrého odtrhnutí od silikonu. U této součásti bude nutné vytvoření nejprve jádra a poté zbytku formy, která se bude skládat ze dvou dílů.

5.2.2 Odlití formy

Na odlití jádra a na zbylou část formy byl použit silikon Silastic T-4. Míchán v poměru 100:10 v čisté nádobě, důkladně až k úplnému spojení obou složek. Silikon se skládá ze základní složky s vytvrzovacím činidlem. Odlévat je vhodné co nejdříve, aby

(21)

byla snížena možnost pohlcení vzduchu. Zkrácení vytvrzovací doby je možné dosáhnout ohřevem, ale jen za cenu většího smrštění. V našem případě nedošlo ke zkrácení vytvrzovací doby. Vlastnosti a údaje v následující tabulce. [12]

Tab. 1: Vlastnosti a údaje SILASTIC T-4 [12]

Vlastnosti a údaje Silastic T-4

Barva průsvitná

Viskozita směsi 35 000 mPa.s

Relativní hustota při 25 °C 1,1 g/cm³

Tvrdost (Shore A) 40

Tažnost 375 až 400 %

Pevnost v tahu 6,5 až 6,7 MPa

Odolnost proti dalšímu trhání 27 až 32 kN/m

Lineární prodloužení menší než 0,1 %

Čas zpracovatelnosti při 23 °C 90 minut

Čas vytvrzení při 23 °C 12 hodin

Před samotným litím a mícháním je nutné určit množství potřebného silikonu z důvodu hospodárnosti. Objem tenkostěnného master modelu je zanedbatelný, a proto jej není třeba následně odečíst od objemu silikonu. Po sestavení formy ze skleněných destiček, lze změřit její rozměry. Byly naměřeny tyto rozměry: 8×10×10,5 [cm]. Nyní je možné spočítat objem a hmotnost celé formy.

480 3

5 , 10 10

8 cm

c b a

V = × × = × × = g V

m= ×ρ =480×1,21=580,8

Hodnota ρ byla určena z hustoty silikonu + 10 % z důvodu nedokonalého vylití z nádoby. Objem jádra byl spočítán, množství silikonu bylo odhadnuto.

V prvním kroku došlo k vytvoření jádra. Horní průměr master modelu byl olepen lepicí páskou a spodní vnitřní průměr vyplněn běžnou modelínou. Jelikož nejprve nastalo míchání silikonu na jádro, postačil míchací kelímek o objemu úměrný

(22)

objemu jádra. Nádoba, ve které se silikon připravuje a následně vakuuje, musí mít objem větší až 10krát, než je objem použitého silikonu. V opačném případě může dojít k uniknutí silikonu při vakuování ve vakuové komoře. Obě složky silikonu se dostatečně promísily míchačkou. Poté mohlo přijít na řadu samotné vakuování silikonu.

To se provádí z důvodu odvodu vzduchových bublinek ze silikonu. Kelímek byl umístěn do vakuové komory, kde se snížil absolutní tlak přibližně na hodnotu 5 kPa.

Minimum stupnice na vakuové komoře je -1 Bar, této hodnoty nelze dosáhnout v našich podmínkách. Nyní byla patrná vhodnost velké nádoby. Vzduchové bublinky se v silikonu začaly rozpínat a došlo k jejich pohybu směrem k povrchu. Během vakuování vzduchové bublinky vyplnily téměř celý objem kelímku. K rozbití bublinek na povrchu nastalo skokovým zvýšením tlaku přibližně o 20 % po dobu asi 5 sekund. Po dostatečném rozbití vzduchových bublinek se otočilo tlakovým ventilem a následně se vyrovnal tlak ve vakuové komoře s okolím prostředím. Po vyjmutí kelímku bylo možné nalít silikon do jádra. Lití silikonu do jádra bylo provedeno mimo vakuovou komoru při běžném tlaku. Master model s nalitým silikonem se umístil na skleněnou destičku po dobu, kterou určuje výrobce. Po ztuhnutí silikonu následovalo očištění a vyříznutí zoubku, pro lepší ustavení ve zbylé formě. Nakonec bylo možné jádro separovat.

Obr. 6 Vzniklé jádro

V druhém kroku přišlo na řadu vytvoření zbylé části silikonové formy. Postup byl velmi obdobný jako u odlití jádra master modelu. Po určení vhodného množství silikonu, se promíchal v mísící nádobě. Za mísící nádobu byl zvolen plastový kbelík.

Objem plastového kbelíku nesplňoval podmínku 10krát větší objem než objem silikonu.

(23)

V tomto případě bylo nutné kontrolovat vzrůstající hladinu vzduchových bublinek a případné zvýšení tlaku, aby nedošlo k úniku silikonu z nádoby. Pomocí vrtačky s míchacím nástavcem došlo ke smíchání obou složek a dosažení požadované směsi silikonu. Poté opět následovalo vakuování silikonu. Postup byl zcela obdobný jako u vakuování jádra master modelu.

Po skončení vakuování se silikon opatrně nalil do připravené formy ze skleněných destiček. Lití opět probíhalo mimo vakuovou komoru za normálního tlaku.

Před nalitím silikonu byl na plochu u většího průměru umístěn vtok, který byl pro lepší stabilitu zajištěn špejlemi přilepenými tavným lepidlem k formě. Master model se tedy umístil menším průměrem dolů. Forma s nalitým silikonem mohla být umístěna do vakuové komory a znovu došlo k vakuování ke zdokonalení povrchu formy. Forma s nalitým silikonem se nechala při pokojové teplotě po dobu, kterou určuje výrobce. Po uplynutí vytvrzovací doby 12 hodin bylo možné odstranění skleněných destiček a oříznutí přebytečného silikonu.

Obr. 7 Prosvícená silikonová forma s nálitkem před odstraněním rámu

Dělící rovina byla vedena vlnkovitým řezem po dvou proti sobě nacházejících se žebrech. Vlkovitý řez slouží pro lepšího sestavování při odlévání. V jednom žebru se nachází díra o menším průměru, zde bylo třeba naříznutí silikonu, aby bylo možné master model vyjmout. K vytvoření dělící roviny byl použit chirurgický skalpel. Díky dobré elasticitě bylo vyjmutí master modelu celkem snadné, ovšem během tohoto

(24)

procesu byl master model zničen. Vytvoření výfuků pomocí jehly po obvodu na největším průměru byl poslední krok k vytvoření formy. Vytvoření výfuků je z důvodu odvodu přebytečného materiálu při odlévání odlitku ale také pro odvod vzduchu a tím se zamezí vznik dalších bublinek.

5.3 Odlitky

5.3.1 Materiál odlitků

Jako materiál odlitků byl zvolen materiál PR 403. Materiál PR 403 je dvoukomponentní, tekutý licí polyuretanový systém s nízkou viskozitou. Obě komponenty (polyol a isokyanát) jsou citlivé na vlhkost. Proto je nutné skladovat komponenty na suchém místě v těsně uzavřených originálních obalech od výrobce.

Vlastnosti jsou uvedeny v následující tabulce. [13]

Tab. 2: Vlastnosti PR 403 A+B [13]

Vlastnost Jednotka

PR 403 PR 403 Směs PR 403

polyol isokyanát polyol+isokyanát

Barva - černá nažloutlá tmavě šedá

Zápach - bez zápachu bez zápachu bez zápachu Dynamická

viskozita mPa.s 320 55 160

Hustota g/cm³ 1,01 1,16 1,1

Podmínky

skladování °C 18 až 30°C 18 až 30 -

Polyol obsahuje navíc pigment, který neovlivňuje materiálové vlastnosti.

Směšovací poměr komponent je dle výrobce určen na 60:100 hmotnostních dílů, což odpovídá polyol:isokyanát. Doba zpracovatelnosti po smíchání se pohybuje v rozmezí 5 až 6 minut při teplotě 25 °C. Doba vytvrzení při 25 °C je 60 minut nebo při 70 °C na 20 minut v peci. Čas je úměrný tloušťce odlitku, maximální doporučená tloušťka stěny

(25)

odlitku je 6 mm. Tato podmínka je splněna, protože tloušťka stěny master modelu je max. 3 mm. Vytvrzovací doba byla zvolena na 20 minut při 70 °C v peci. [13]

5.3.2 Odlévání

Po příchodu do laboratoře byla spuštěna vakuová komora, která by měla být před použitím spuštěna přibližně 20 minut. Toto spuštění nemá vliv na odlévanou součást nebo formu ale na životnost vakuové komory. Silikonová forma byla pečlivě složena ze všech tří částí a důkladně zasponkována z důvodu soudržnosti jednotlivých dílů silikonu. Ke sponkování byly použity sponky, které se používají do nastřelovací sponkovačky. Pro smíchání směsi PR 403 je nutné si odvážit složky polyol a isokyanát v poměru hmotnostních dílů 60:100. Celková váha byla určena z odváženého master modelu + 30 % navíc, z důvodu zůstatku materiálu v kelímku a na míchadle. Toto se rozpočítá na poměr 60:100. Po prvním lití se ukázalo, že je toto množství vhodné pro odlévání všech součástí. Veškerá manipulace se směsí nebo jednotlivými složkami směsi probíhala dle pokynů výrobce. Zasponkovanou formu je dobré vložit do pece před nalitím maximálně na 20 minut na teplotu 70 °C. Forma se předehřeje přibližně na teplotu 30 °C. Pro náš konkrétní případ byla na digitálních vahách navážena složka isokyanát o hmotnosti 37,5 g a složka polyol o hmotnosti 22,5 g. Do odměrného kelímku bylo nalito polyolu o něco více než požadované množství, poté po dobu 10 sekund nalita složka zpět do lahve. Odměrný kelímek byl položen na digitální váhu, u které proběhlo vynulování a poté nalito požadované množství 22,5 g. Toto bylo provedeno z následujícího důvodu. Ve vakuové komoře při překlopení kelímku a jeho následného vylití po dobu také 10 sekund se nevylije všechen materiál, část ho zůstane na stranách odměrného kelímku. Pro informaci byl zvážen odměrný kelímek, složka směsi polyol a přebytek materiálu po stranách odměrného kelímku (26,1 g).

Do vakuové komory se vložila zahřátá silikonová forma a oba odměrné kelímky se složkami polyuretanové pryskyřice. Do místa nálitku byl vložen plastový trychtýř. Po zavření bezpečnostních dveří následovalo otočení tlakového ventilu a v dalším kroku vznik vakua. Poté mohlo dojít k promíchání složky isokyanátu pomocí míchadla.

Časový měřič byl nastaven na 10 sekund.

(26)

Obr. 8 Silikonová forma s trychtýřem před nalitím polyuretanu

Kelímek s polyolem byl nahnut a při přetečení okraje došlo ke stisknutí časového měřiče. Po uplynutí doby 10 sekund zazní upozornění pro vrácení odměrného kelímku do původní polohy, následné zapnutí míchání směsi po dobu 1 minuty. Po uplynutí doby byla nalita směs do trychtýře, který se nachází v místě vtoku. Bylo třeba dát pozor, aby směs nepřetekla přes okraj trychtýře. Po vtečení směsi do formy, bylo možné přes bezpečnostní sklo pozorovat, jak zatéká směs do celé formy a výfuky uniká vzduch z formy a také jak vyteče nepatrné množství směsi.

Obr. 9 Silikonová forma s trychtýřem po nalití polyuretanu ve vakuové komoře

(27)

Po vyplnění formy byl přiveden do komory vzduch. Forma byla vložena do pece a ponechána k vytvrzení při teplotě 70 ºC po dobu 2 hodin. Po uplynutí tohoto času bylo možné vyjmutí z formy. Každému odlitku bylo vždy přiřazeno pořadové číslo.

Obdobný postup u všech následujících odlévání. Počet lití byl zvolen šest. Odlitků bylo zhotoveno sedm, první je zcela nevyhovující k měření a porovnávání. Důvodem je použití starého materiálu. Při vyjímání z formy došlo k deformaci tvaru pouhým uchopením rukou a zkřehnutí materiálu. I přesto, že u každého lití byl dodržen stejný postup, vznikly určité odlišnosti. Tyto odlišnosti jsou schnuty do následující tabulky.

Číslo odlitku Odlišnosti

0.

Z důvodu použití starého materiálu, zcela nevyhovující odlitek, deformace rozměrů, křehkost materiálu, nepatrně jiné zbarvení, složité vyjímání z formy a následné zničení odlitku. Při zahřátí byl materiál velmi pružný. Z důvodu neprůchodnosti některých výfuků i špatné zatečení.

1.

Na největším průměru došlo k

nedokonalému zatečení materiálu do formy, důvodem byli stále nedokonale průchozí výfuky.

2.

Při zasouvání trychtýře do místa vtoku došlo k přílišnému zavedení, to způsobilo nepatrné rozšíření vtoku a špatné zatečení v tomto místě.

3. Při vakuování došlo ke vzniku bublin, je možné vidět nepatrné i větší bubliny.

4. Na okraji odlitku jsou patrné otřepy.

5. Stejně jako u odlitku číslo 4 jsou patrné otřepy.

6. Tento odlitek je nejlépe odlitý ze všech odlitků. Nejsou zde patrné žádné otřepy ani vzniklé bublinky.

Tab. 3 Odlišnosti odlitků

(28)

5.4 Měření

Všechny naměřené rozměry a úchylky byli označeny velkými písmeny abecedy nebo číslicemi, viz obr. 10. Pro porovnání naměřených hodnot je přiložen obrázek 11 s důležitými nominálními hodnotami dle CAD dat. A pro lepší přehlednost v rovinách, válcích a kužele byl přiložen i obrázek 12.

Obr. 10 Součást s označenými rozměry a úchylkami

(29)

Obr. 11 Součást s důležitými nominálními rozměry dle CAD dat

Obr. 12 Součást s označením rovin, válců a kužele

(30)

5.4.1 Souřadnicový měřicí stroj

Velikosti geometrických úchylek byly měřeny na souřadnicovém měřicím stroji SOMET-BEROX. Typ konstrukce souřadnicového měřicího stroje je mostový.

Přesnost tohoto stroje je dána kalibračním vzorcem (7+L/100) µm. Což odpovídá, že minimální chyba měření je vždy 7 µm, s každými 100 mm vzdálenosti se chyba o 1 µm zvětší. Tzn., čím větší rozměr je měřen, tím větší je chyba měření, která je také daná použitým zařízením. Rozměry odlitků nepřesahují 100 mm, tzn. chyba měření daná strojem, by měla být max. 8 µm. Použité snímací dotekové sondy byly od firmy RENISHAW s.r.o. a software Tango!3D dodán firmou TOPMES, měřící stroje, v.o.s.

Pracovní prostor pevného stolu je přibližně 350×600×300[mm]. Orientace osy X, Y, Z dle obrázku 13.

Obr. 13 Orientace os X, Y, Z [11]

Před zalitím master modelu se rozhodlo o jeho změření pro případ, že by došlo ke zničení při vyjímání z formy. Jak už bylo uvedeno v kapitole 5.2.2 Odlití formy, došlo k jeho zničení. Před prvním měřením bylo nutné zkalibrovat snímací dotykové sondy. Použily se dva druhy snímacích dotykových sond: kulová a pěticestná.

Pěticestná snímací sonda pro měření žeber - u rovin 3 až 10, u všech ostatních rozměrů a úchylek měřeno kulovou snímací sondou. Z důvodu použití těchto dvou snímacích sond nebylo možné změřit válec mezi rovinou 2 a kuželem. Měření proběhlo na principu elektrického signálu. V okamžiku kontaktu snímací hlavice a měřené součásti, zazněl signál a došlo ke změření souřadnic. V softwaru se nadefinovaly jednotlivé úchylky. Jak master model, tak i jednotlivé odlitky, byly ke granitové desce přichyceny upínkami, každá byla zajištěna vždy jedním šroubem. Po zajištění nebylo možné pohnout s master modelem či jednotlivými odlitky. Výměna odlitků však byla snadná.

(31)

Hodnoty všech naměřených geometrických úchylek a jejich názorné zpracování do grafů je k nalezení v příloze číslo 3. Popis použitého souřadnicového měřicího stroje je názorný z obrázku 14. Veškeré měření probíhalo při pokojové teplotě 22 °C, což je také možné zohledňovat.

Obr. 14 Souřadnicový měřicí stroj

Popis souřadnicového měřicího stroje:

1. Řídící PC 2. Granitová deska 3. Most

4. Podpěry

5. Snímací dotyková sonda 6. Pinola

7. Kalibrační koule

(32)

Obr. 15 Použité snímací dotykové sondy – pěticestná a kulová

5.4.2 3D digitalizace

3D skenování součásti proběhlo na optickém skeneru ATOS II 400. Optický skener s daným nastavením je schopen zdigitalizovat najednou povrch součásti až do objemu 250 mm³. Hustota skenovaných bodů se pohybuje v rozmezí 0,2 až 0,3 mm a přesnost je přibližně 40 µm. Čas na jeden sken je v rozmezí 1 sekundy.

Principem 3D skeneru je promítání několika proužků světla na povrch skenované součásti. Kamery snímají promítnuté deformované světelné proužky nacházející se na povrchu součásti. Obě digitální kamery snímají až 1,4 milionu bodů.

Je nutné použít referenční body, které se lepí přímo na součást. Tyto body využívá 3D skener pro výpočet polohy. Pro složení jednoho snímku jsou zapotřebí alespoň 3 body.

Referenční bod je v podstatě bíločerná samolepka o průměru bílého bodu 3 mm.

Z důvodu vysoké drsnosti odlitků bylo třeba přilepení referenčních bodů lepidlem. Poté následovalo okřídování. Tloušťka nástřiku křídy byla přibližně 2 µm. Důvodem okřídování byla černá barva odlitků. Černé, lesklé a průhledné povrchy nelze skenovat, protože světlo na těchto povrchách není vidět. Bílá barva křídy je vhodná ke skenování.

Pro zdigitalizování celého povrchu odlitků bylo nutné skenovat z více pohledů.

(33)

Obr. 16 Skener ATOS II 400

Popis skeneru ATOS II 400:

1. Objektiv kamery 2. Projektor

3. Objektiv projektoru 4. Kamera

5. Tělo 6. Stativ

5.4.3 Porovnávání dat

K porovnání dat naskenovaných odlitků s vytisknutým master modelem byl použit software GOM Inspekt. Master model byl označený v softwaru jako referenční CAD body a jednotlivé odlitky potom jako mesh.

Prvním krokem pro možné porovnání obou dílů došlo k ustavení odlitku do stejného souřadného systému jako u master modelu. Nejprve bylo třeba provést ruční ustavení na 3 body nástrojem zvaným 3-point aligment. Dva body byly vybrány u žebra s dírou a poslední na protilehlém žebru. Dojde tím k hrubému ustavení CAD dat

(34)

s naskenovaným odlitkem. Pro přesné ustavení se posloužil použit nástroj Local best-fit, kde jako referenční plocha je určena dutina vytvořená pomocí jádra z důvodu nerozebíratelnosti oproti formě a dále pro přesnou orientaci dílu referenční žebro s dírou.

Poté je možné porovnání a zobrazení barevné mapy. Místa, která jsou zobrazena od světle zelené přes žlutou, až do červené barvy znamenají přesah materiálu a naopak modré zbarvení znamená chybějící materiál. U některých odlitků dojde k zobrazení šedivé barvy, v těchto místech nedošlo k naskenování povrchu. Důvodem může být například nedokonalé zatečení materiálu v silikonové formě nebo vzniklá bublina. Ve všech barevných mapách je možné si všimnout, že vždy na žebru, které je proti žebru s dírou, se nachází menší anomálie zbarvená do rudé barvy. Tato lokální nepřesnost nejpravděpodobněji vznikla již při vzniku samotné silikonové formy. Od odlitku číslo 2 až do čísla 6 se na největším průměru vždy objevily nepřesnosti rozmístěné pravidelně po obvodu. Zřejmě způsobeny vzniklými výfuky v silikonové formě. V přiložených barevných mapách jsou nepatrně jiné hodnoty většinou v řádu setinách milimetru než u souřadnicového stroje. Například u válce 1 jsou odlišné rozměry v průměru 0,07 mm, u válce 2 je to 0,1 mm, válec 3 má odlišnost o 0,09 mm, šířka referenčního žebra jiná o 0,05 mm a rovina 2 v průměru o 0,1 mm. Odlišnost rozměrů je dána počtem bodů.

U souřadnicového stroje je k určení hodnoty bráno jen několik bodů (např. pro rovinu 12 bodů), oproti optickému skeneru kde jich je několikanásobně víc (pro stejnou rovinu více než 2000 bodů). Plocha v softwaru jsou v podstatě jednotlivé body. Při zobrazení roviny jsou vybírány body, které odpovídají rovině. Během měření vzdálenosti rovin jsou využívány normály, jinak by došlo ke změření vzdálenosti mezi dvěma určitými body. Výhodou tohoto programu je, že při ztrátě CAD dat je možné z naskenovaných dat lze znovu složit původní součást.

5.4.4 Vyhodnocení

Každý graf obsahuje popis buď změřeného rozměru, nebo úchylky, popřípadě i legendu, pokud je v grafu zaneseno více zdrojových dat. K vyhodnocení některých naměřených dat nebyly použity minimální nebo zprůměrované hodnoty měření ale maximální změřené hodnoty. Minimální a maximální hodnoty bylo možné změřit z důvodu drsnosti povrchu. Maximální hodnoty jsou použity z důvodu podobnosti principu měření jako při měření posuvným měřítkem, kdy je žebro uchyceno do ramen pro vnější měření. Konkrétně se jedná o vzdálenosti dvou rovin na jednom žebru.

(35)

Ostatní rozměry a úchylky mají vždy jen jednu změřenou hodnotu. Do grafů u určitých rozměrů a úchylek byly zaneseny dvoje změřené hodnoty pomocí souřadnicového měřicího stroje. Odlitek byl uchycen upínkami nejprve největší průměrem dolů a následně menším průměrem dolů. Tím došlo ke změření jednoho parametru ze dvou poloh. To znázorňují grafy s modrou a fialovou barvou, kdy je v legendě popis SMS rovina 2 a SMS kužel. Rovina 2 znamená upnuto za největší průměr směrem ke granitové desce, naopak popis kužel znamená upnuto menším průměrem ke granitové desce. V grafech, ve kterých jsou zanesené dva parametry měřené ze dvou poloh, je vidět u změřených rozměrů jistá podobnost, kdy charakter křivky je obdobný, ovšem posunutý o jednu desetinu či dvě. Pokud se v grafu nachází pouze jedna barva, a to modrá, jedná se vždy o graf vytvořený z naměřených hodnot pomocí souřadnicového měřicího stroje. V některých dalších grafech je obsažena zelená barva. Z legendy je patrné, že křivka s touto barvou značí hodnoty změřené optickým skenerem ATOS II 400.

U změřených úchylek už není patrná taková podobnost spádu křivek jako u změřených rozměrů. U úchylky 2 – válcovitost 2 jsou změřené hodnoty velmi kolísavé. Z počátku je patrná podobnost hodnot, ovšem u odlitku číslo 3 mají hodnoty maximální rozdíl 0,1 mm. U odlitků číslo 4 jsou hodnoty zcela totožné. U následné úchylky číslo 3 je charakter křivky také kolísavý, kdy maximální rozdíl je 0,26 mm u odlitku číslo 2. I přesto, že se jedná o jeden parametr, ale měřen ze dvou poloh, nejsou hodnoty totožné. Tyto rozdílné hodnoty jsou způsobeny tím, že při měření souřadnicovém měřicím strojem není možné vždy měřit v zcela totožném bodě.

Z vytvořených grafů všech úchylek vyplývá, že zde není patrná žádná parabolická, lineární či jiná závislost. Například u grafu úchylky 47 – rovnoběžnost roviny 11 a 12 hodnoty mají velký spád či naopak prudce se zvyšují. Za nejvíce proměnnou úchylku lze považovat číslo 34 - kolmost kužele na rovinu 2, kdy se hodnoty odlišují až o 0,88 mm. U některých grafů například graf úchylky 10 či 17 by bylo možné vidět jistou závislost, ovšem pak jedna hodnota zcela změní průběh křivky.

Grafy úchylek 28, 30 a 35 vykazují velmi dobrou rozměrovou stálost, kdy se hodnoty pohybují v řádu setin milimetru ale v průběhu měření například u odlitku číslo 3 či 4 dojde k prudkému vzrůstu jedné hodnoty až o 2 desetiny milimetru, která narušuje stálost. U grafu úchylky 7 – kolmost roviny 4 na rovinu 2 je patrná stálost hodnot, poté

(36)

o pouhých 0,02 mm. Nejlepší rozměrové přesnosti mají grafy, které znázorňují kolmosti dvou rovin.

(37)

6. ZÁVĚR

Byly splněny všechny body zadání, od navrhnutí master modelu, přes vytvoření silikonové formy a zhotovení odlitků až po změření klíčových rozměrů s porovnáním výchozího master modelu. Posledním bodem bylo závěrečné vyhodnocení výsledků měření.

Bohužel při vakuovém odlévání není možné ustálit tlak ve vakuové komoře vůči absolutnímu tlaku vždy na totožnou hodnotu. Také vždy nebylo možné dosáhnout stejných hodnot vlhkosti okolního vzduchu. Vliv vlhkosti je pouze na polyuretan, na silikon Silastic T-4 nikoliv. To byla pravděpodobně jedna z příčin většího kolísání některých rozměrů a také vzniku bublin u několika odlitků. Tyto bubliny by však neměly nijak ovlivňovat výsledky měření rozměrů ani geometrických úchylek.

Z grafů v příloze 3 není patrná žádná závislost rozměrů či geometrických úchylek na počtu odlití. Pro větší průkaznost tohoto zjištění by bylo vhodné provést větší počet odlití a více měření rozměrů. To však z důvodu rozsahu práce nebylo provedeno.

U odlitku číslo 4 začaly být patrné otřepy, toto následovalo i u odlitku číslo 5. Zdálo se, že dochází ke stárnutí silikonové formy, ovšem odlitek číslo 6 to vyvrátil. Za nejkvalitnější odlití lze považovat právě odlitek číslo 6. Ten nemá žádné otřepy ani vzniklé bublinky či jiné nepřesnosti viditelné pouhým okem.

Za přesněji změřené hodnoty lze pravděpodobně považovat ty z optického skeneru než ze souřadnicového měřicího stroje, důvodem je počet porovnávaných bodů.

Z výsledků měření vyplývá, že nelze jednoznačně určit, zda mají odlité díly lepší rozměrovou nebo geometrickou přesnost. Oba parametry mají kolísavé hodnoty.

Charakter některých křivek se mění v řádu setinách milimetru, jiný v řádu desetinách milimetru. Jako nejproblematičtější se zdá být úchylka 34 - kolmost kužele na rovinu 2 a úchylka 14 - rovnoběžnost roviny 1 a 2. U úchylky číslo 34 lze za příčinu zvýšené nepřesnosti považovat ruční složení formy, kdy je zanese chyba díky napolohování jádra ve formě. Celkově mají kolmosti válců 1,2 a 3 na rovinu 2 vysoké nepřesnosti.

Špatnost úchylky 14 může být dána větší vzdáleností dvou daných parametrů. Naopak za nejpřesnější úchylky lze považovat kolmosti žeber na rovinu 2, tj. rovin 3 až 10 na rovinu 2, což se nachází pod úchylkami 6 až 13. Komplikovanost silikonové formy má významný vliv na rozměrové a geometrické přesnosti či nepřesnosti.

(38)

LITERATURA

[1] ROUPEC, Jakub: Zařízení pro vakuové lití do silikonových forem, VUT v Brně, Ústav Konstruování, 2007, [online] [cit. 15.5.2015],

Dostupné z: http://dl.uk.fme.vutbr.cz/zobraz_soubor.php?id=363

[2] CHUA C. K., LEONG K. F. and LIM C. S.: Rapid Prototyping: Principles and Applications, second editon, WORLD Scientific Publishing Co. Pte. Ltd, 2005, ISBN 981-238-120-1

[3] Stratasys: PolyJet Technology, [online] [cit. 22.5.2015], Dostupné z:

http://www.stratasys.com/3d-printers/technologies/polyjet-technology [4] Stratasys: PolyJet Technologie, [online] [cit. 22.5.2015],

Dostupné z: http://www.objet.cz/3D-tiskarny/technologie-polyjet

[5] Technická univerzita v Liberci, Katedra výrobních systémů: Technologie Rapid Prototyping Polyjet Matrix, [online] [cit. 22.5.2015]

Dostupné z: http://www.kvs.tul.cz/objet-connex500

[6] 3D Printers Canada: Polyjet Matrix, [online] [cit. 22.5.2015], Dostupné z: http://www.3dprinterscanada.com/polyjet-matrix.php

[7] MALÝ, Ondřej: Aplikace Rapid Prototyping pro výrobu modelů vojenské historické techniky, VUT v Brně, Ústav strojírenské technologie, 2014, [online]

[cit. 15.5.2015], Dostupné z:

https://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace_soubor_verejne.php?file_id=84330 [8] POKORNÝ, Přemysl: Souřadnicové měřicí stroje, 1. vydání, Liberec: Technická

univerzita v Liberci, 1996, ISBN 80-7083-326-2

[9] Technická univerzita v Liberci, Katedra výrobních systémů: 3D měření a optická digitalizace, reverzní inženýrství, [online] [cit. 15.5.2015],

Dostupné z: http://www.kvs.tul.cz/atos

(39)

[10] ROZSÍVAL, Jan: Využití reverzního inženýrství pro výpočty aerodynamiky automobilu, VUT v Brně, Ústav automobilního a dopravního inženýrství, 2008, [online] [cit. 15.5.2015], Dostupné z:

https://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace_soubor_verejne.php?file_id=5601 [11] Technická univerzita v Liberci, Katedra výrobních systémů: Technologie lití ve

vakuu, [online] [cit. 15.5.2015], Dostupné z: http://www.kvs.tul.cz/vakuovka [12] EBALTA: Silastic T4

[13] TORTEN s.r.o.: Datový technický list PR 403 A+B, 2009

(40)

SEZNAM OBRÁZKŮ

Obr. 1 Schéma technologie PolyJet Matrix Obr. 2 Master model v softwaru CATIA V5R21 Obr. 3 3D tisk master modelu

Obr. 4 Master model před odstraněním podpůrného materiálu Obr. 5 Master model po odstranění podpůrného materiálu Obr. 6 Vzniklé jádro

Obr. 7 Prosvícená silikonová forma s nálitkem před odstraněním rámu Obr. 8 Silikonová forma s trychtýřem před nalitím polyolisokyanátu Obr. 9 Silikonová forma s trychtýřem po nalití polyolisokyanátu Obr. 10 Součást s označenými rozměry a úchylkami

Obr. 11 Součást s důležitými nominálními rozměry dle CAD dat Obr. 12 Součást s označením rovin, válců a kužele

Obr. 13 Orientace os X, Y, Z Obr. 14 Souřadnicový měřicí stroj Obr. 15 Použité snímací dotykové sondy Obr. 16 Skenovací hlava skeneru ATOS II 400

(41)

SEZNAM OBRÁZKŮ V PŘÍLOZE 1

Obr. 1 Porovnání odlitku číslo 1 s master modelem Obr. 2 Porovnání odlitku číslo 1 s master modelem

Obr. 3 Zobrazení hodnot u válce 1 až 3, šířka referenčního žebra a roviny 2 Obr. 4 Porovnání odlitku číslo 2 s master modelem

Obr. 5 Porovnání odlitku číslo 2 s master modelem

Obr. 18 Zobrazení hodnot u válce 1 až 3, šířka referenčního žebra a roviny 2

(42)

SEZNAM TABULEK

Tab. 1 Vlastnosti a údaje SILASTIC T-4

Tab. 2 Vlastnosti PR 403 A+B

Tab. 3 Odlišnosti odlitků

(43)

SEZNAM PŘÍLOH

Příloha 1 Porovnání odlitků 1 až 6 s master modelem a zobrazení hodnot u daných parametrů

Příloha 2 Schéma součásti s označením rozměrů a úchylek

Příloha 3 Grafy rozměrů a úchylek

(44)

Příloha 1 Porovnání odlitků 1 až 6 s master modelem a zobrazení hodnot u daných parametrů

Obr. 1 Porovnání odlitku číslo 1 s master modelem

Obr. 3 Zobrazení hodnot u válce 1 až 3, šířka referenčního žebra a roviny 2

(45)

(46)

(47)

(48)

(49)

(50)

Příloha 2 Schéma součásti s označením rozměrů a úchylek

(51)

Příloha 3 Grafy rozměrů a úchylek

Rozměr A - válec 1 o průměru 60 mm

59,6 59,7 59,8 59,9 60 60,1 60,2 60,3 60,4

Master model Odlitek 1 Odlitek 2 Odlitek 3 Odlitek 4 Odlitek 5 Odlitek 6

Rozměr [mm] k

SMS O. skener

Rozměr B - válec 3 o průměru 36 mm

35,4 35,5 35,6 35,7 35,8 35,9 36 36,1

Rozměr [mm] k

SMS rovina 2 O. s kener SMS kužel

Rozměr C - válec 3 o průměru 76 mm

79,7 79,8 79,9 80 80,1 80,2 80,3 80,4 80,5 80,6 80,7

Rozměr [mm] k

(52)

Rozměr D - úhel kužele 90°

87 87,5 88 88,5 89 89,5 90 90,5

Rozměr [mm] k

Rozměr E - válec 4 o průměru 76 mm

75,4 75,6 75,8 76 76,2 76,4 76,6 76,8 77

Rozměr [mm] k

Rozměr F - vzdálenost roviny 1 a 2

33 33,5 34 34,5 35 35,5 36

Master model

Odlitek 1 Odlitek 2 Odlitek 3 Odlitek 4 Odlitek 5 Odlitek 6

Rozměr [mm] k

(53)

Rozměr G - vzdálenost roviny 3 a 4

3 3,05 3,1 3,15 3,2 3,25 3,3 3,35 3,4

Rozměr [mm] k

SMS O. skener

Rozměr H - vzdálenost roviny 5 a 6

3 3,05 3,1 3,15 3,2 3,25 3,3 3,35 3,4

Rozměr [mm] k

Rozměr I - vzdálenost roviny 7 a 8

2,85 2,9 2,95 3 3,05 3,1 3,15 3,2 3,25 3,3 3,35 3,4

Rozměr [mm] k

(54)

Rozměr J - vzdálenost roviny 9 a 10

2,9 3 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5

Rozměr [mm] k

Úchylka 1 - válcovitost 1

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35

Velikost úchylky [mm]

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,2

SMS rovina 2 SMS kužel

(55)

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

SMS rovina 2 SMS kužel

Úchylka 4 - rovinnost 1

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Úchylka 5 - rovinnost 2

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

SMS O. skener

(56)

Úchylka 6 - kolmost roviny 3 na rovinu 2

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14