Computational methods in the SLA and FDM techniques in the process of production of an aircraft wheel hub prototype

• Autorzy: Bernaczek J. , Śliwa R. E.

Warianty tytułu

PL

Metody obliczeniowe w technikach SLA i FDM w procesie wytworzenia prototypu piasty koła samolotu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The rapid prototyping process was carried out on the example of an aircraft wheel hub and the key role of information operations performed at each stage was stressed. The design and its verification in a CAD system environment was completed. Parts were assembled and tested on their mutual cooperation. Basing on the model of 3D CAD a model of finite elements method was constructed and the tension distribution analysis was made. Tasks performed, supported by the CAD algorithms, made it possible to generate a finał version of the solid model. On its basis, an STL model constituting a base for the process of RP was developed and verified. Using software tools RP processes SLA and FDM were developed. The simulation of overlapping layers was carried in order to eliminate errors in the relevant physical processes. The numerical routines were generated for the apparatus : SLA 250/50 and uPrint. Prototypes of hub were made on the basis of stereolithography techniques and liquid plastic modeling. The coordinate measurements of models were carried out and errors specific to each method were analyzed.

PL

Przeprowadzono proces szybkiego prototypowania na przykładzie piasty koła samolotu podkreślając kluczową rolę operacji informatycznych wykonywanych na każdym jego etapie. Zrealizowano konstrukcję oraz jej weryfikację w środowisku systemu CAD. Dokonano złożenia części oraz sprawdzono ich wzajemną współpracę. W oparciu o model 3D CAD zbudowano model do analizy metodą elementów skończonych oraz przeprowadzono analizę rozkładu naprężeń. Wykonane zadania, wspierane przez algorytmy CAD, pozwoliły na wygenerowanie finalnej wersji modelu bryłowego. Na jego podstawie opracowano i zweryfikowano model STL stanowiący bazę dla procesu RP. Korzystając z narzędzi programowych RP opracowano procesy SLA oraz FDM. Przeprowadzono symulację nakładania kolejnych warstw celem wyeliminowania błędów we właściwym procesie fizycznym. Wygenerowano procedury obsługi numerycznej dla aparatury SLA 250/50 oraz uPrint. Wykonano prototypy piasty technikami stereolitografii oraz modelowania ciekłym tworzywem. Przeprowadzono pomiary współrzędnościowe modeli analizując błędy charakterystyczne dla każdej z metod. Procesy szybkiego prototypowania wspierane przez szereg narzędzi programowych pozwoliły wyselekcjonować i określić standardy zastosowania metod obliczeniowych do wykonywania modeli elementów konstrukcji. Zaostrzone wymogi w odniesieniu do konstrukcji lotniczych wykonywanych technikami RP wymuszają konieczność określenia szczególnych procedur obsługi numerycznej co stanowi przedmiot niniejszej pracy.

Słowa kluczowe

EN

aircraft wheel hub; rapid prototyping; CAD; SLA; FDM; STL

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 11, No. 2
• Strony: 418--424
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Bernaczek J.

autor

Śliwa R. E.

• Rzeszów University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics ul Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland,

Bibliografia

• Ambroziak, M., 2005, Technologie szybkiego prototypowania i wytwarzania narzędzi, Poznań (in Polish).
• Bernard, A., 2000, Rapid product development case studies and data integration analysis, Computers in Industry 43, 161-172.
• Bubicz, M., 2008, Prototypowanie - wyzwanie XXI wieku. Cyfrowe czy jednak fizyczne, Projektowanie i konstrukcje inżynierskie, 4 (7).
• Budzik, G., Markowski, T., 2009, Kryteria doboru metody szybkiego wytwarzania kół zębatych, XXIV Sympozjon PKM, Białystok - Białowieża (in Polish).
• Bullinger, H.J., Warschat, J., Fischer, D., 2002, Rapid product development an overview, Computers in Industry, 42, 99-108.
• Chlebus, E., 2000, Techniki komputerowe CAx w inżynierii produkcji, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne WNT, Warszawa.
• Chlebuś, S., Boratyński, T., Dybała, B., Frankiewicz, M., Ko-linka, P., 2005, Innowacyjne technologie Rapid Prototyping - Rapid Tooling w rozwoju produktu, OWPW, Wrocław.
• Gebhardt, A., 2003, Rapid Prototyping, Carl Hanser Verlag, Munich.
• Stroud, I., Xirouchakis, P., 2000, STL and extensions, Advances in Engineering Software 31, 83-95.
• Haraburda,  M.,  2005,   Techniki szybkiego prototypowania w zastosowaniach przemysłowych, KIP, Warszawa (In Polish).
• Horvath, I., Yang, D., 2002, Rapid technologies: solutions for today and tomorrow, Computer Aided Design 34, 679-682.
• Kopecki, H., 1992, Problemy analizy stanów naprężenia ustrojów w świetle badań eksperymentalnych metodami mechaniki modelowej, Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, Mechanika, 78, 26.
• Kopecki, H., Witek, L., 2000, Wpływ rodzaju oraz liczby elementów na błąd i zbieżność rozwiązania MES na przykładzie analizy stateczności pręta ściskanego, V Konferencja Naukowo-Techniczna, WAT, IPPT PAN, Warszawa-Rynia.
• Lee, S., Kim, H., Hur, S., Yang, D., 2002, STL file generation from measured point data by segmentation and Delaunay triangulation, Computer Aided Design, 34 , 691-704.
• Liu, W.F., 2008, Rapid Prototyping and engineering applications - a toolbox for prototype development, Taylor & Francis Group, Boca Raton, USA.
• Nee, A., Fuh, J., Miyazawa, T., 2001, On the improvement of the stereolithography (SL) processs, Journal of Materials Processing Technology 113, 262-268.
• Rakowski, G., Kacprzyk, Z., 2005, Metoda Elementów Skończonych w Mechanice Konstrukcji, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.