Podaj trzy korzyści płynące z wykorzystania systemów CAD.

Znaczne skrócenie czasu projektowania

Odciążenie projektanta od czasochłonnych i często nudnych prac rutynowych (jak np. kreślenia czy obliczania),Zwiększenie możliwości korzystania z istniejących rozwiązań projektowych

Umożliwienie przeprowadzenia symulacji zachowania się projektowanego obiektu w różnych warunkach, jeszcze na etapie projektowania, bez konieczności budowy prototypu i przeprowadzania kosztownych badań laboratoryjnych lub eksploatacji,

Ułatwienie wyznaczania rozwiązania optymalnego

Podwyższenie jakości uzyskanego rozwiązania, np. przez to, że do obliczeń wykorzystuje się dokładniejsze modele matematyczne

Podaj/nazwij trzy główne rodzaje modeli tworzonych w systemie CAD.

Modele krawędziowe

Modele powierzchniowe

Modele bryłowe

Wyjaśnij co to są modele krawędziowe.

Odpowiednio ułożone i połączone w przestrzeni krawędzie reprezentujące bryłę w układzie współrzędnych. Do ich budowy wykorzystuje się punkty, linie, krzywe, łuki i okręgi, które są zapisywane w układzie kartezjańskim. Wyjaśnij czym są modele powierzchniowe.

Są tworzone za pomocą punktów, krawędzi i ścian; zawierają powierzchnie płaskie, stożkowe i walcowe. Są to obiekty 3D o zerowej grubości. Mogą one przybierać kształty od powierzchni płaskich do bardzo złożonych. Mogą być obiektami otwartymi lub zamkniętymi.

Czym są modele bryłowe oparte na konstrukcyjnej geometrii bryłowej?

W modelu złożony obiekt jest opisywany za pomocą łączenia podstawowych elementów bryłowych (prymitywów). Są nimi najczęściej: prostopadłościan, walec, kula, stożek, torus. Tworzenie brył odbywa się poprzez operacje matematyczne Boole’a: suma, różnica, część wspólna.

Nazwij trzy rodzaje współrzędnych stosowanych podczas modelowania

• Współrzędne kartezjańskie

• Współrzędne sferyczne

• Współrzędne walcowe

Wyjaśnij czym są współrzędne względne a czym współrzędne bezwzględne

współrzędne względne - mierzone od ostatnio utworzonego punktu, współrzędne bezwzględne - współrzędne określają położenie punktu względem aktualnego układu współrzędnych (globalnego lub
lokalnego)

Podaj trzy przykładowe metody rapid prototyping.

• FDM – Fused Deposition Modeling

• SL – Stereolithography

• LOM – Laminated Object Manufacturing

W jaki sposób tworzone są obiekty w metodzie „drukowanie 3D”.

Budowa wyrobu polegająca na rozprowadzeniu za pomocą wałka warstwy proszku na platformie maszyny i spojeniu cząstek odpowiednim spoiwem w miejscu odpowiadającym kształtowi danego przekroju poprzecznego. Na tłok w komorze roboczej nanoszona jest warstwa proszku. Odpowiednia ilość proszku jest wypychana tłokiem w układzie dostarczającym proszek. Proszek rozprowadzany jest wałkiem na przekroju tworzonego obiektu. Głowica rozprowadzająca stopniowo nanosi spoiwo, które łączy proszek. Powierzchnia spojonego proszku zostaje nieznacznie obniżone na głębokość nowo utworzonej warstwy. Proces jest powtarzany do czasu jak zostaje utworzony cały element.

W jaki sposób tworzone są obiekty w metodzie SLS/miejscowe spiekanie laserem?

Budowa wyrobu polegająca na rozprowadzaniu proszku, który spiekany jest wiązką laserową. Na platformie urządzenia za pomocą wałka rozprowadzona jest warstwa proszku, którą następnie spieka się miejscowo wiązką lasera. Promień lasera powoduje spiekanie określonych obszarów warstwy proszku, przy czym następuje wówczas także topnienie uprzednio ułożonej warstwy, dzięki czemu uzyskuje się jednolitą bryłę tworzonego modelu. W innych metodach materiał ze stanu ciekłego przechodził do stanu stałego. A tutaj: przejście materiału ze stanu stałego (proszek), poprzez stan płynny, by ponownie być w stanie stałym (spiek). Technika ta polega na punktowym spiekaniu cienkiej warstwy termoplastycznego proszku za pomocą promienia lasera. Komora robocza urządzenia, w której panuje temperatura nieznacznie niższa od temperatury topnienia substancji czynnej, wyposażona jest w ruchoma podstawę, na która głowica nanosi równomierna warstwę proszku. Po przeprowadzeniu spiekania laserem nanosi się kolejna warstwę proszku i ponawia cykl. Proszek znajdujący się poza przekrojem nie jest usuwany, dzięki czemu stanowi podporę.

W jaki sposób tworzone są obiekty w metodzie LOM / warstwowe wytwarzanie obiektów?

Tworzenie modelu ze sklejanych ze sobą warstw materiału. Kształt modelowany jest poprzez wycinanie laserowe obrysu.

Specjalny papier pokryty cienką warstwą kleju zostaje podany na stół roboczy, następnie laser wycina odpowiedni kształt warstwy, reszta zostaje pocięta na małe kwadraty w celu łatwiejszego usunięcia. Po uzyskaniu odpowiedniego kształtu warstwy, stół obniża się o grubość warstwy i cały cykl zostaje powtórzony.

Otrzymujemy model laminowany, który zostaje czyszczony, czasami też malowany.

W jaki sposób tworzone są obiekty w metodzie SL/stereolitografia?

Polega na warstwowym utwardzaniu żywicy epoksydowej za pomocą wiązki światła ultrafioletowego, generowanego przez laser. Po wykonaniu wszystkich warstw składających się na bryłę, model wyjmuje się z komory roboczej i poddaje obróbce wykończeniowej. Polega ona na usunięciu struktur podpierających, a następnie na mechanicznym obrobieniu niektórych powierzchni. Żywice stereolitograficzne są łatwo obrabialne, można je również kleić, szpachlować i lakierować. Klejenie odbywa się przy pomocy ciekłej żywicy tego samego typu, którą następnie utwardza się przez naświetlanie UV. Wiązka lasera odchylana jest przez system luster, skanuje powierzchnię żywicy w miejscu, gdzie żywica ma być utwardzona (ma powstać model).

W jaki sposób tworzone są obiekty w metodzie FDM/ wytłoczne osadzanie materiału?

Model budowany jest z materiału przetłaczanego przez dyszę w stanie półpłynnym – materiał przeciskany jest przez dyszę ogrzaną do temperatury jego topnienia. Materiał jest wyciskany przez dyszę w formie filamentu (czyli nitki, drutu). W procesie wytwarzania modelu z jednej dyszy wytłaczany jest materiał do budowy modelu (materiał modelowy), natomiast z drugiej dyszy - materiał podpór (materiał podporowy). Materiał ten ma również za zadanie połączenie modelu z platforma roboczą. Podpory wykonywane są jednocześnie z modelem. Materiał podporowy może być jednym z dwóch typów: rozpuszczalny lub odłamywalny. Dla łatwego usunięcia podpór często są one wykonane z materiału rozpuszczalnego w wodzie.