The designed and manufactured demonstrator shows the technical possibilities of reproducing the biomechanics of the hand using not very complicated technical tools and with low financial outlays. In the first stage of the project, an anatomical analysis of the human hand without injuries or genetic changes was performed to appropriately select conventional substitutes for the anatomical structures present in it. The data obtained in this way served as the basis for the development and construction of the demonstrator actuator system. It includes a real model of the artificial hand with an electronic system that allows wireless Bluetooth communication and control of servomechanisms. Then, a high-level control system was designed to allow control over the artificial hand. This system was designed to be intuitive to use and at the same time allow for all possible combinations of finger movements. The production technique in 3D-FDM printing technology (Fused Deposition Modelling) was selected to make the demonstrator's construction, using PLA (polylactic acid) material. Such a choice is a compromise between costs, production time and precision, and advancement of the artificial hand demonstrator. The constructed demonstrator was tested using a comparative method. Representative functional positions of the human hand were forced in the artificial hand demonstrator, and the quality of the obtained reproduction was assessed by the organoleptic method.
PL
Zaprojektowany i wykonany demonstrator pokazuje techniczne możliwości odtworzenia biomechaniki ręki przy użyciu niezbyt skomplikowanych narzędzi technicznych i przy niewielkich nakładach finansowych. W pierwszym etapie projektu przeprowadzono analizę anatomiczną dłoni ludzkiej bez uszkodzeń i zmian genetycznych w celu odpowiedniego doboru konwencjonalnych zamienników występujących w niej struktur anatomicznych. Uzyskane w ten sposób dane posłużyły jako podstawa do opracowania i budowy układu wykonawczego demonstratora, który zawiera prawdziwy model sztucznej dłoni wraz z układem elektronicznym umożliwiającym bezprzewodową komunikację Bluetooth oraz sterowanie serwomechanizmami. Następnie zaprojektowano układ sterowania umożliwiający kontrolę nad sztuczną ręką. System ten został zaprojektowany tak, aby był intuicyjny w obsłudze a jednocześnie pozwalał na wszelkie możliwe kombinacje ruchów palców. Do wykonania konstrukcji demonstratora wybrano technikę produkcji w technologii druku 3D-FDM (Fused Deposition Modeling) z wykorzystaniem materiału PLA (Polylactic Acid). Taki wybór to kompromis pomiędzy kosztami, czasem produkcji oraz precyzją i zaawansowaniem demonstratora sztucznej dłoni. Zbudowany demonstrator został przetestowany metodą porównawczą. W demonstratorze sztucznej dłoni wymuszono reprezentatywne pozycje funkcjonalne dłoni ludzkiej a jakość uzyskanego odwzorowania oceniano metodą organoleptyczną.
This article is devoted to an analytical engineering study of the practicality of using 3D printing for the manufacture of hydraulic components, in order to solve problems related to the weight, size and complexity inherent in traditional hydraulic elements. The research aims to demonstrate the feasibility of using 3D printing to achieve simplified design and increase efficiency. The article presents samples of hydraulic elements printed on a 3D printer, which reflects the practical feasibility of this approach.
PL
Artykuł ten poświęcony jest analitycznym badaniom inżynierskim dotyczącym praktyczności wykorzystania druku 3D do produkcji elementów hydraulicznych, w celu rozwiązania problemów związanych z masą, rozmiarem i złożonością charakterystycznych dla tradycyjnych elementów hydraulicznych. Badania mają na celu wykazanie wykonalności wykorzystania druku 3D w celu uproszczenia projektowania i zwiększenia wydajności. W artykule przedstawiono próbki elementów hydraulicznych wydrukowane na drukarce 3D, co odzwierciedla praktyczną wykonalność takiego podejścia.
The paper presents the construction of a mechatronic measuring head of the magnetic Barkhausen noise for operating with the industrial robotic arm. It is designated to the automated multipoint investigations of residual stress state in the metal sheets and strips by the Barkhausen method. Thanks to used solutions of the shock-absorbing and fitting of the magnetization yoke, it can operate on non-flat surfaces with unknown profiles. All construction parts were manufactured using 3D printing.
PL
W artykule przedstawiono konstrukcję głowicy pomiarowej szumu Barkhausena do współpracy z ramieniem robota. Przeznaczona jest do zautomatyzowanych badań stanu naprężeń własnych w blachach i taśmach metodą Barkhausena. Dzięki rozwiązaniom amortyzacji i dopasowania jarzma magnesującego może pracować na niepłaskich powierzchniach o nieznanych profilach. Wszystkie części konstrukcyjne zostały wyprodukowane przy użyciu druku 3D.
W pracy opisano techniki modelowania trójwymiarowego stosowane w przemyśle, w tym zasady modelowania metodą MES, która obecnie jest powszechnie stosowana podczas procesów projektowych w różnorodnych gałęziach przemysłu. Omówiono najbardziej popularne metody druku przestrzennego stosowane do wytwarzania zaprojektowanych elementów. Wskazano, że druk przestrzenny nie jest jeszcze rozpowszechniony w branży energetycznej tak jak w innych gałęziach przemysłu, co warunkuje możliwość jego zastosowania do produkcji izolacyjnych elementów konstrukcyjnych linii energetycznych. W pracy zaprezentowano w pełni funkcjonalny element osprzętu linii energetycznej wykonany przy użyciu technologii FDM wraz z wynikami badań.
EN
Publication presents the variety of 3D modeling techniques in industry, and describes the principle of FEM modeling, which is now commonly used in design processes in various industries. The 3D printing methods of designed elements were also shown, and the most popular ones were described. It was pointed out that the 3D printing in the power industry is not yet as popular as in other industries, which significantly increases the possibilities for the development of insulation parameters of power line construction elements. A fully functional element made using FDM technology was presented, which shows the usefulness of this technology as well as gives further opportunities for its development.
The paper presents the technology of bimetallic castings using the casting method of applying layers directly during the casting process. The bimetallic casting consists of a load-bearing part (typical casting material, i.e. gray cast iron with flake graphite) and a working part (titanium insert). The titanium insert was made by printing using the selective laser melting (SLM) method, and its shape was spatial. The verification of the bimetallic castings was carried out mainly based on metallographic tests, temperature and thickness measurements. Structure examinations containing metallographic microscopic studies with the use of a light microscope (LOM) and a scanning electron microscope (SEM) with microanalysis of the chemical composition (energy dispersive spectroscopy - EDS).The aim of the tests was to select the appropriate geometrical insert parameters for bimetallic castings within the tested range. The correct parameters of both the insert, pouring temperature and the casting modulus affect the diffusion processes and, consequently, the formation of carbides and the creation of bimetallic castings.
This study evaluated Fused Deposition Modeling (FDM) for printing objects with maximum compression strength by focusing on critical process parameters. Infill density, outer shell width, infill pattern, and layer thickness were examined. Taguchi studies tested all parameter values with the fewest possible tests. Infill density (55.488 Mpa) affected compressive resistance the most, followed by outer shell width (1.8 mm), infill pattern (75%), infill pattern type (concentric), nozzle diameter (0.6 mm), and layer thickness (0.3 mm) and the liner regression model which use to prediction experimental value shown minimum percentage error(4%). The study also demonstrated the fabrication of 3D-printed crowns using PLA and FDM printing as temporary crowns, which remained intact without any discomfort until the permanent prosthesis was ready. The average printing time for temporary crowns was approximately 7 minutes. This study indicates that 3D printing of temporary crowns with PLA using FDM printing is a convenient process for dentists the result for crowns for teeth 13 and 16 of the human case study showed good accuracy and good resistance to compression.
Fused deposition modeling (FDM) is a popular 3D printing technique that creates parts by heating, extruding, and depositing filaments made of thermoplastic polymers. The processing parameters have a considerable impact on the characteristics of FDM-produced parts. This paper focuses on the parametric prediction of the FDM process to predict ultimate tensile strength and determine a mathematical model using the Taguchi method and Artificial Neural Network. Five manufacturing variables, such as layer thickness, print speed, orientation angle, number of parameters, and nozzle temperature at five levels, are used to study the mechanical properties of PLA material to manufacture specimens using FDM 3D printer. The specimens are produced for tensile tests in accordance with ASTM-D638 standards, and the process parameters are established using the Taguchi orthogonal array experimental design technique. The results proved that the printing process parameters significantly impacted the tensile strength by changing the tensile test values between 37 MPa and 53MPa. Also, the neural network predicted the tensile strength values, and the maximum error was equal to 8.91%, while the mathematical model had a maximum error equal to 19.96%.
Quality of 3d model in simple way translates into quality of final product, obtained from 3d printing. 3d CAx software give possibility to create enormous number of shapes - doesn’t matter solids or surfaces. The question is where is the frontier between quality of 3d model and a value for money of the completed print? Is it always necessary to create as good model as possible? This paper will focus on preparation of 3d models, based on primitives and will show connection between quality of mesh, its size and deviations and quality of obtained samples, in same manufacturing conditions.
The aim of the research presented in this article is to examine the influence of measurable external parameters and non-directly measurable disturbances on the amount of thermal energy emitted by the printer head. The research took into account the influence of the temperature inside the printer chamber and the plasticizing temperature of the material in the head on the amount of electricity consumed when controlling the temperature with the PID algorithm with parameters ensuring the value of the control error below 3°C. The summary presents a generalized level of influence of individual parameters, which gives clear indications which of them should be taken into account and measured during the construction of complex temperature regulators for 3D printers (concerns project no. POIR.01.01.01-00-2064/15).
PL
Celem badań przedstawionych w artykule jest zbadanie wpływu mierzalnych parametrów zewnętrznych oraz nie-wprost mierzalnych zakłóceń na ilość oddawanej przez głowicę drukarki energii cieplnej. W badaniach uwzględniony został wpływ temperatury wewnątrz komory drukarki i temperatury uplastyczniania materiału w głowicy na ilość zużywanej energii elektrycznej przy regulacji temperatury algorytmem PID o parametrach zapewniających wartość błędu regulacji poniżej 3°C. W podsumowaniu przedstawiono uogólniony poziom wpływu poszczególnych parametrów, co daje wyraźne wskazówki, które z nich należy uwzględnić oraz opomiarować podczas budowy pełnych regulatorów temperatury dla drukarek 3D (dot. projektu nr POIR.01.01.01-00-2064/15).
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Personalized prostheses, in addition to restoring and recreating normal body function and appearance, also fully achieve true reconstruction. However, traditional approaches to prosthesis manufacturing can incur significant resource costs. Challenges in the field of prosthetics include the development of improved, user-friendly manufacturing workflows. It is therefore necessary to improve the method, for example, by using digital technologies. A difficult assignment is also the selection of appropriate biocompatible materials. This case report detailed a method of producing patient-specific epithesis using photogrammetry, CAD based sculpting, additive manufacturing (AM), and mold casting. The workflow covered three main steps: data capture, prosthesis design, and prosthesis manufacturing. The patient’s face was digitized using a digital single-lens reflex (DSLR) camera, while the manufacturing included, i.e., stereolithography (SLA) and Vacuum Casting (VC). The work resulted in two prototypes of facial epithesis: one-part orbital prosthesis and twopart orbital prosthesis. Different materials were used to make the epitheses: for the one-part epitheses it was a two-part polyurethane (PU) resin, and for the two-part epitheses it was epoxy resin and medical-grade silicone. The outcomes were then evaluated based on questionnaires and prosthetic weight differences. Unfortunately, none of the produced prostheses fully resolved all the examined issues. It was concluded that further work is necessary to select a material that would ensure appropriate aesthetic effects and fitting the prosthesis to the defect. However, the use of new technologies to produce patient - specific prostheses can provide significant benefits, such as saving time, reducing the cost, and reducing the necessary number of outpatient visits.
W ostatnich latach druk 3D, nazywany także produkcją przyrostową, wzbudza rosnące zainteresowanie jako technologia przełomowa, zmieniająca życie, biznes i globalną gospodarkę. Od pojawienia się ponad 30 lat temu druk 3D bardzo się rozwinął i stał się technologią, która może zastąpić tradycyjne techniki produkcyjne w branżach wytwarzających produkty wysoce kompleksowe i kastomizowane. Dla firm zaangażowanych w druk 3D technologia ta może się okazać przełomowa i w przyszłości może zredefiniować tradycyjne strategie zakupów, produkcji i dystrybucji w łańcuchach dostaw. Przedsiębiorstwa będą mogły wykorzystać druk 3D w zarządzaniu łańcuchem dostaw w celu zarówno poprawy doskonałości operacyjnej, jak i doświadczeń zakupowych klientów. Niniejszy artykuł bada potencjalne implikacje szerokiego zaakceptowania druku 3D w tradycyjnych łańcuchach dostaw. W odniesieniu do analizy tych ewoluujących trendów artykuł ma charakter prognostyczno-przewidujący, a nie opisowy.
EN
In recent years, 3D printing, also known as additive manufacturing, has attracted increasing attention as disruptive technology that will transform life, business and the global economy. Since its inception more than 30 years ago, 3D printing has advanced and grown into a technology that is likely to substitute traditional manufacturing in industry segments that produce highly complex and customized goods. For companies involved in this type of manufacturing, 3D printing could become a disruptive force that in future may redefine traditional purchasing, manufacturing and distribution strategies in supply chains. Companies can leverage 3D printing in the supply chain to improve operational excellence as well as the customer experience. This article explores some of the potential implications of large-scale adoption of 3D printing in traditional supply chains. In relation to these evolving trends, this is a predictive, and not a descriptive, article.
Wpływ druku 3D na gospodarkę i życie społeczne rozpatruje się na ogół w szerszym kontekście następnej trzeciej (lub czwartej) rewolucji przemysłowej i związanego z nią rozwoju robotyki, sztucznej inteligencji, nanotechnologii, genetyki, druku 3D/AM, biotechnologii i innych dziedzin1, które będą się wzajemnie wzmacniały, tworząc podstawę rewolucji bardziej wszechstronnej i wszechogarniającej niż cokolwiek, z czym mieliśmy dotychczas do czynienia. Pomyślmy np. o inteligentnych systemach, nie tylko domach, lecz również fabrykach, gospodarstwach rolnych czy miastach, które będą potrafiły reagować na pojawiające się problemy, np. zmiany klimatyczne. Z drugiej strony rozwój robotyzacji, nanotechnologii i innych dziedzin spowoduje również skutki negatywne: zostaną utracone liczne miejsca pracy, a nowe będą wymagały wysokich kwalifikacji.
Additive manufacturing in recent years has become one of the fastest growing technologies. The increasing availability of 3D printing devices means that every year more and more devices of this type are found in the homes of ordinary people. Unfortunately, air pollution is formed during the process. Their main types include Ultra Fine Particles (UFP) and Volatile Compounds (VOC). In the event of air flow restriction, these substances can accumulate in the room and then enter the organisms of people staying there. The article presents the main substances that have been identified in various studies available in literature. Health aspects and potential threats related to inhalation of substances contained in dusts and gases generated during the process are shown, taking into account the division into individual types of printing materials. The article also presents the differences between the research results for 3d printing from individual plastics among different authors and describes possible causes of discrepancies.
Środowisko produkcyjne wymaga stałych udoskonaleń, których głównym zadaniem jest sprostanie wciąż zwiększającym się oczekiwaniom klienta. Cykl życia produktu, który ulega ciągłemu skracaniu, i konieczność indywidualizacji wyrobów gotowych powoduje, że firmy produkcyjne poszukują nowych rozwiązań technologicznych. Jednym ze sposobów redukcji czasu rozwoju produktu oraz wyjścia naprzeciw wymaganiom klientów jest stosowanie technologii przyrostowych, które powoli przestają być traktowane jako nowinka technologiczna. W polskiej literaturze przedmiotu wciąż brakuje badań i analiz związanych z biznesowymi aspektami druku 3D, bo większość z licznego grona badaczy skupia się na aspektach technologicznych. W związku z tym głównym celem artykułu jest próba omówienia aktualnego stanu rozwoju druku 3D. Rozważania przeprowadzono na podstawie licznych raportów stanowiących zarówno polskie, jak i zagraniczne źródła.
EN
The production environment requires constant improvements whose main task is to meet the ever-increasing customer expectations. The life cycle of the product, which is constantly shortening and the need to individualize the finished products, causes that the production companies are looking for new technological solutions. One of the ways to reduce product development time and meet customer requirements is the use of incremental technologies, which are slowly ceasing to be treated as a technological novelty. The Polish literature on the subject still lacks research and analyzes related to the business aspects of 3D printing. For the most part, a large group of researchers focuses on technological aspects. In connection with the above, the main goal of the article is to attempt to discuss the current state of development of 3D printing. The considerations were based on numerous reports being both Polish and foreign sources.
Druk 3D robi tak oszałamiającą karierę, ponieważ posiada wiele korzystnych właściwości, w zasadniczy sposób różniących go od tradycyjnych metod wytwarzania. Mamy tu do czynienia z wartością dodaną związaną z tą metodą produkcji. Dzięki technologii można wytwarzać „za jednym zamachem” przedmioty, których nie da się uzyskać w taki sposób przy zastosowaniu żadnej innej metody przemysłowej.
Zastosowanie druku 3D w budownictwie wymagało opracowania nowych, większych drukarek, nowych technologii i nowych materiałów do drukowania cementu, szkła, papieru, gliny, ziemi czy też „atramentu” wykorzystującego śmieci. Na Politechnice w Zurychu badano wytwarzane przez robota, nazwanego In situ Fabricator, siatek wzmacniających beton (użycie których ma dawać w wyniku materiał analogiczny do betonu zbrojonego).
Wiceprezes jednej z najbardziej aktywnych w 3DP firm Siemensa, Andreas Saar, wygłosił wykład na konferencji materialise zatytułowany (w moim, może nie najbardziej dokładnym, tłumaczeniu): Druk 3D zmienia wszystko. Należy na nowo wymyślić produkty, zmienić narzędzia wytwarzania i przemyśleć sposób prowadzenia biznesu. Do niedawna w 3DP/AM zmieniały się metody drukowania, drukarki i używane materiały, natomiast elementem niezmiennym było używane oprogramowanie. Teraz to zaczyna się zmieniać, bo – jak stwierdziła Pamela J. Waterman – 3DP narzuca dużo mniej ograniczeń technologicznych niż metody tradycyjne.
The goal of our work was to develop bulk structures characterized by a variable, controlled porosity, using additive manufacturing techniques (3D printing). A technology for the fabrication of bulk materials with controllable porosity has been developed. For that purpose, the samples with constant porosity were designed and then prepared, which allowed us to learn the possible limit values. Thus, we were able to optimize the design process at the stage of the preparation of the gradient structures.
PL
Niniejsza praca przedstawia proces opracowanie struktur przestrzennych charakteryzujących się zmienną, sterowaną porowatością, z wykorzystaniem technik wytwarzania przyrostowego (druku 3D). W ramach pracy opracowana została technologia wytwarzania materiałów o sterowanej porowatości. W tym celu zaprojektowane i wykonane zostały próbki o stałej porowatości. Pozwoliło to na poznanie możliwych do uzyskania wartości granicznych, co w konsekwencji skutkowało możliwością optymalizacji procesu projektowania na etapie tworzenia struktur gradientowych.
Dynamiczny rozwój przyrostowych metod szybkiego prototypowania pozwala na ich zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu. Jedną z możliwości wykorzystania metod RP jest zastąpienie uszkodzonych elementów wykonanych w sposób konwencjonalny, elementami wytworzonymi metodą trójwymiarowego druku. W przypadku konieczności zachowania szczelności pomiędzy elementami lub obciążenia ich naciskami powierzchniowymi ważnym aspektem jest wielkość śladu powierzchni kontaktowych. W pracy przedstawiono możliwość wykorzystania folii pozwalających dokładnie określić rozkład ciśnienia przy nacisku płaszczyznowym dla elementów wykonanych metodą przyrostową. Zastosowano folie Pressurex® firmy Sensor Products. Pomiary rozkładu ciśnienia wykonano dla próbek wykonanych metodą szybkiego prototypowania Melted and Extruded Modeling (MEM).
EN
The dynamic development of rapid prototyping methods allows to use it in many kinds of industries. One of the possibilities of using RP methods is to replace worn out elements which were made in conventional way with three-dimensional printed elements. In the case of ensuring tightness between element or loading them with surface pressure, the size and position of contact surface are an important issues. The paper presents the possibilities of using prescale foils (special foils that allow to precisely determine the surface pressure distribution) to analyzing the planar contact between elements made with incremental forming method. T he Pressurex® f ilms made by S ensor Product company were used. The contact pressure distributions were performed for samples printed by Melted and Extruded Modeling method (MEM).
W pracy przedstawiono metodologię projektowania ortezy nadgarstka. Geometria nadgarstka została otrzymana z wykorzystaniem technik fotogrametrii przy użyciu amatorskiego aparatu fotograficznego. Wykonano serię zdjęć, na podstawie których utworzono model, korzystając ze specjalistycznego oprogramowania. Określono dokładność przykładowego modelu uzyskanego przy użyciu tej metody. Zaprojektowano ortezę z uwzględnieniem cech anatomicznych nadgarstka człowieka, nadając jej nowoczesny wygląd. Tak zamodelowane usztywnienie zostało wykonane z wykorzystaniem technologii druku 3D. Wydrukowana orteza służyła jako stabilizator dla osoby z uszkodzonym nadgarstkiem.
EN
Paper presents the design methodology of the wrist orthosis. The geometry of the wrist has been obtained with photogrammetry techniques using an amateur camera. A series of photos was taken based on which the model was generated using specialized software. The accuracy of the example model obtained by this method was determined. The orthosis was designed taking into account anatomical features of the human wrist, giving it a modern look. This modeled stiffening was made using 3D printing technology. The printed orthosis served as a stabilizer for a person with a damaged wrist.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.