Wykonanie modeli wirnika turbiny osiowej mikrosilnika przepływowego z wykorzystaniem przyrostowych metod szybkiego prototypowania

• Autorzy: Budzik G. , Czarnecki M. , Orkisz M. , Wygonik P.

Warianty tytułu

EN

Microengine axial-flow turbine manufacturing with additives rapid prototyping method

• Konferencja: Międzynarodowy Kongres Silników Spalinowych (3 ; 22-24.06.2009 ; Opole, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawione są możliwości wykonania prototypu wirnika turbiny osiowej mikrosilnika przepływowego z wykorzystaniem przyrostowych metod szybkiego prototypowania. W celu wykonania prototypów wirnika opracowany został wirtualny model 3D-CAD. Bazą do wykonania modelu CAD były przeprowadzone wcześniej obliczenia analityczne. Model wirtualny został wykonany z zastosowaniem modelowania hybrydowego w systemie CATIA V5R18. Stworzony model CAD został poddany obróbce programowej w celu uzyskania danych niezbędnych w procesie szybkiego prototypowania (RP).Program CATIA posiada możliwości eksportu plików do formatów odczytywanych przez oprogramowanie urządzeń RP. W przedmiotowym przypadku z programu CATIA zostały wyeksportowane dane w postaci formatu STL, IGES i STEP. Format STL jest czytelny dla większości urządzeń RP, format IGES i STEP tylko dla niektórych. Następnie dane w formacie IGES i STEP zostały zaimportowane do systemu Mechanical Desktop a następnie ponownie zapisane w formacie STL z założeniem wysokiej wartości współczynnika dokładności powierzchniowej. Przedmiotowy wirnik został wykonany za pomocą dwóch metod szybkiego prototypowania: metody stereolitografii (SLA) i trójwymiarowego druku (3DP). Obie metody zasadniczo różnią się między sobą sposobem wytwarzania prototypów. W przypadku metody stereolitografii model budowany jest poprzez warstwowe utwardzanie fotopolimeru promieniem lasera UV. Metoda trójwymiarowego druku polega na warstwowym łączeniu proszku za pomocą specjalnego lepiszcza. Głównym celem badań było określenie przydatności przedstawionych metod szybkiego protoypowania do wytwarzania modeli wirników turbiny osiowej mikrosilników przepływowych. W wyniku pzeprowadzonych badań stwierdzono, że zastosowanie metody stereolitografii pozwala na uzyskanie lepszej dokładności wymiarowo kształtowej modeli wirników małych turbin mikrosilników lotniczych.

EN

The article presents possibilities of microengine axial-flow turbine manufacturing with additive Rapid Prototyping (RP) methods usage. In order to make physical prototypes of the rotor, 3D-CAD virtual model have been prepared. The basis of 3D-CAD model were analytical computer calculations. Virtual model has been made with Computer Aided System CATIA V5R18 using the hybrid method of modeling process. Virtual model have been processed and exported to rapid prototyping data – STL, IGES and STEP file. STL file data is one of the most often used RP format to build a physical model. IGES and STEP format file data are used in rapid prototyping data processing. IGES and STEP formats have been imported to Mechanical Desktop system. After data processing file have been exported to STL format with high surface accuracy factor. Axial-flow turbine rotor has been made with two additive rapid prototyping methods: stereolithography (SLA) and three dimensional printing (3DP). SLA device makes stereolitographic model by laser rays hardening consecutive layers of photopolymer. 3DP device makes three dimentional printing model by joining layers of powder. The main goal of the research was defining the suitability of rapid prototyping method to axial-flow turbine rotor model manufacturing. As a results of performed research it was found that the stereolithograpic method allows to get axial-flow turbine rotor model with higher parameters of accuracy then three dimensional printing method.

Słowa kluczowe

PL

mikrosilnik przepływowy; turbina osiowa; szybkie prototypowanie

EN

microengine; axial flow turbine; rapid prototyping

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 48, SC1
• Strony: 289--294
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., il.

Twórcy

autor

Budzik G.

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautic, Rzeszów University of Technology

autor

Czarnecki M.

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautic, Rzeszów University of Technology

autor

Orkisz M.

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautic, Rzeszów University of Technology

autor

Wygonik P.

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautic, Rzeszów University of Technology

Bibliografia

• [1] Bernard A.: Rapid product development case studies and data integration analysis, Computers in Industry 43 (2000), Elsevier, s. 161-172.
• [2] Budzik G.: Synteza i analiza metod projektowania i wytwarzania prototypów elementów o skomplikowanych kształtach na przykładzie wirników turbosprężarek, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2007.
• [3] Budzik G.: Wytwarzanie i analiza modeli wyrobów z wykorzystanie technologii trójwymiarowego druku (3DP), Innowacyjne systemy wytwarzania i analizy produktu, red. Jeżowski J., Heneczkowski M., Oleksy M., Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2008, s. 75-96.
• [4] Budzik G., Markowska O., Markowski T.: STL Files Parameters of the Selective Objects for Rapid Prototyping, The 2nd International Conference on Additive Technologies; DAAAM Specialized Conference, September 17th – 18th, 2008, Ptuj, Slovenia.
• [5] Budzik G.: Possibilities of utilizing 3DP technology for foundry mould making, Archives of Foundry Engineering, Vol. 7, Issue 2/2007, s. 65-68.
• [6] Budzik G., Markowski T., Marciniec A., Sobolak M. Oleksy M., Kozik B.: Określenie chwilowego śladu styku przekładni zębatych z zastosowaniem metod szybkiego prototypowania. Projekt badawczy rozwojowy NR03 0004 04/2008.
• [7] Choi H., Samavedam S.: Modeling and optimization of Rapid Prototyping. Computers in industry No 47/2002, Elsevier.
• [8] Gebhardt A.: Rapid Prototyping, Carl Hanser Verlag, Munich 2003.
• [9] Horvath I., Yang D.: Rapid technologies: solutions for today and tomorrow, Computer Aided Design 34 (2002), Elsevier, s. 679-682.
• [10] Oczoś K.E.: Rapid Prototyping/Rapid Tooling – rozwój konstrukcji urządzeń, stosowanych materiałów i technologii, Mechanik 4 (2001), Warszawa 2001.
• [11] Spectrum Z510/DesignmateTM CX 3D Printer, User Manual Rev X, Z Corporation 2006.
• [12] Stereolithography Buildstation - 3D Systems Publications 2001.
• [13] ZPrint Software Manual Version 7.4, Z Corporation 2006.
• [14] 3D Lightyear SLA File Preparation Software - User's Guide 2001.