RP >> Bazujący na wirtualnych modelach przestrzennych CAD, proces budowy modeli fizycznych z tworzyw sztucznych, metalu, ceramiki lub papieru, polegający na warstwowym,
sterowanym przez komputer, spajaniu materiałów w postaci cieczy, proszków lub arkuszy.
[1]. NURBS Sa uogólnieniem sklejanych krzywych Beziera przechodza przez punkty kontrolne Pi które posiadaja wagi – współczynniki wi
Powierzchnie NURBS – Powierzchnie powstają przez „rozciąganie" płaszczyzn miedzy krzywymi NURBS - w skład powstającej powierzchni wchodzą punkty, przez które punkty krzywej przechodzą w trakcie „rozciągania".
[2]. Proces projektowania prototypu od modelowania 3D do obróbki wykańczającej + zależności i przepływ danych czy coś;
Przebieg:
Tworzenie modelu 3D w środowisku CAD
Zapis modelu do formatu STL
Przygotowanie danych dla procesu RP
Przygotowanie maszyny, unieruchomienie procesu RP
Wytwarzanie prototypu
Obróbka wykańczająca (np. umycie modelu)
Zapis do STL:
-W formacie STL zapisywana jest siatka trójkątów
– najważniejsza jest dokładność aproksymacji (tych trójkątów)
[3]. Wymień co najmniej 2 metody Rapid Tooling i porówanaj je pod względem kosztów i żywotności; Formowanie próżniowe – Vacuum CastingPolega na tworzeniu formy odlewniczej poprzez zalewanie kauczukiem silikonowym wzoru bądź prototypu (może on być drewniany, metalowy lub plastikowy). Następnie tak uzyskaną formę zalewa się dwuskładnikowymi żywicami imitującymi właściwości różnych tworzyw sztucznych np.: ABS, LDPE, HDP, PVC, PA6, PA 12itp. Formy można zalewać również woskiem i wykorzystywać do odlewniczych metod traconego modelu.Zalety:• Niskie koszty – 3-6% kosztów wytwarzania tradycyjnych form stosowanych w formowaniu wtryskowym• Krótki cykl wytwarzania – 3% czasu potrzebnego dla tradycyjnych wyrobów (czas liczony a godzinach)Wady:•Liczba wytwarzanych prototypów 5 – 30 sztuk zależnie od stopnia skomplikowania modelu MPC – metal part casting Pozwala uzyskać jednorazową, ceramiczną formę odlewniczą do odlewania metali (cynk, aluminium) i stopów metali kolorowych (mosiądze, brązy, itp.).Czas wykonania formy około 3 dni.Zalety MPC:• Można wytwarzać bardzo skomplikowane przedmioty• Krótki czas realizacji zlecenia (gotowy element w ciągu trzech dni)• Możliwość wykonania narzędzi specjalnych w kilku sztukach• Można wytworzyć prototyp przed przystąpieniem do produkcji seryjnej• Wykonywanie brakujących części do pojazdów, maszyn itp.MCP/TAFA Jest stosowane do szybkiego wytwarzania form skorupowych metodą natryskiwania warstwy metalu na wzorcowy model otrzymany metodami RP, np. SLA. W wyniku tego procesu powstaje skorupowa forma ze stopu MCP, używana do wytwarzania gotowych wyrobów w technologiach przetwórstwa tworzyw sztucznych lub tłoczenia blach w produkcji prototypowej i jednostkowej.
[4]. Opisz elementy Rzeczywistości Witualnej, plus chyba coś o immersję chodziło; VR – to technologia oparta na bezpośrednim kontakcie człowieka z procesami inżynierskimi ilustrowanymi w przestrzeni 3D z wykorzystaniem wrażenia immersji oparta na powiązaniu ze sobą środowiska obliczeniowego (numerycznego) z wizualizacyjnym
Świat wirtualnyWymyślona przestrzeń zobrazowana poprzez medium * Opis obiektów w przestrzeni oraz reguł i zależności między nimi Immersja (zanurzenie) Odczucie przebywania w otoczeniu, może być tylko stanem umysłu (mentalnym) lub zrealizowane faktycznieImmersja mentalna – stan głębokiego zaangażowania, „zawieszenie” niedowierzania; ten typ immersji jest celem większości twórców wirtualnej rzeczywistości
Immersja fizyczna – cielesne wkraczanie w medium; stymulacja cielesnych odczuć poprzez użytą technologię, ten typ immersji jest definicją charakterystyki świata wirtualnego
Sprzężenie zwrotne (feedback) – jest podstawowym składnikiem wirtualnej rzeczywistości. W systemach VR bazuje ono głównie na fizycznej lokalizacji użytkowników, która najczęściej polega na śledzeniu ruchów głowy jednakże odbiór sprzężenia zwrotnego możliwy jest także jako dotyk
Interaktywność- odpowiadanie rzeczywistości wirtualnej na operacje użytkownika
[5]. W jakim celu i kiedy stosuje się pokrycia podczas skanowania?
Pokrycie stosujemy gdyz nie każda powierzchnia pozwola na zastosowanie w procesie skanowania urządzeń optycznych. Obiekty przezroczyste, wykonane ze szkła, bądź silnie odblaskowe i odbijające skutecznie promienie światła lub lasera, nalezy pokryc specjalnym materialem lub zmatowic ich powierzchnie (np. poprzez jej zamalowanie).
[6]. Do zastosowań medycznych stosuje się tomografię i rezonans czy skanowanie 3D? Podaj co i jak, i dlaczego.Medyczna tomografia w RE• Rezultatem pomiarów jest zestaw obrazów z matrycą pikseli o „szarości" od -1000 do +3000
[6] Co to jest "chmura pktów" i jakie są etapy jej przetwarzania
Chmura punktów jest natychmiastową reprezentacją wyników pomiaru skanerem laserowym. Bardzo szczegółowo i dokładnie odzwierciedla rzeczywistość. I choć jest to pierwszy poziom prezentacji danych.Dzięki specjalnemu oprogramowaniu można przesuwać, obracać oraz zmieniać wielkość oglądanego obiektu. Dostępne są widoki perspektywiczne i modeli 3D.
2. Najczęściej wykorzystywane technologie RP w medycynie i różnice między nimi
1.Fused Deposition Modeling: polimery
2.Selective Laser Sintering: polimery, ceramika, metale, kompozyty
3. Stereolitografia: polimery, zawiesiny ceramicznopolimerowe
4. 3D Printing: polimery, ceramika, metale, proszki ceramiczno-polimerowe
3. Czym się różnią formaty zapisu danych: STL i VMRL
Virtual Reality Modeling Language - VRML Jest to narzędzie, które pozwala na opisywanie obiektów I animacji na scenie trójwymiarowej VRML służy do przenoszenia:Geometrię ; wygląd ; oświetlenie ; dźwięk ; animacją ; interakcję
STL służy do przenoszenia geometrii (siatka trójkątów) do narzędzi RP, kolory jednolite
4. Różnica między operacją obracania w 2D(punkt) i w 3D(oś)
5. Co to jest woksel, piksel, DICOM Woksel jest to elementarna objętość w przestrzeni 3D, eprezentowana najczęściej jako najmniejszy sześcian, którym operujemy w fazie modelowaniaPiksel jest to najmniejszy jednolity element obrazu wyświetlanego na ekranieNorma DICOMStandard zapisu danych medycznych, umożliwia wymianę danych medycznych pomiędzy różnego rodzaju sprzętem diagnostycznym i komputerowym niezależnie od producenta sprzętu.
Z pixela tworzy się voxel przez nadanie pixelowi objętości
Na podstawie voxeli możliwa jest rekonstrukcja struktury wewnętrznej
6. Jakie są różnice między RP a innymi technologiami wytwarzania
Możliwość utworzenia skomplikowanej struktury wewnętrznej elementu. Co więcej, części wieloelementowe, ruchome,
jak np. przekładnie, łożyska czy łańcuchy, uzyskujemy w jednym przebiegu maszyny.
7. Klasyfikacja technologii RT Klasyfikacja metod Rapid Tooling
| Bezpośrednie | Pośrednie | |
|---|---|---|
| „Hard” | SLM, SLS, DMLS, EBM, HSM | Keltool SprayForm |
| „Soft” | SL (Direct AIM) 3DP |
VC (RTV) Metalizacja natryskowa Metal Part Casting Epoxy Composite tooling |
8. Co to jest "obiekt", podaj przykłady Obiekt to element modelu powstający według koncepcji: szkic (2D) ->operacja -> obiekt 3D (feature); operacja może dodawać lub usuwać „materiał”
W operacjach „dodających” powstają obiekty o kształcie prymitywów bryłowych, np. walec, prostopadłościan lub wyciągnięcie złożonego profilu
• Operacje „odejmujące” tworzą obiekty podobne do efektów procesów technologicznych, np. otwór, fazowanie, kieszeń itp.
9. Opisać jedno z urządzeń wykorzystywanych w RE oglądanych na laboratorium Stereolitograf SLA 250/50 To urządzenie firmy 3D System, służące do budowy fizycznych modeli wzorcowych za pomocą sterowanej wiązką lasera fotopolimeryzacji. Model powstaje na bazie CAD 3D, otrzymanego z dowolnego systemu CAD (ProEngineer, Mechanical Desktop, I-DEAS itp.). Następnie, przy użyciu systemu Maestro, przetwarzany jest na wirtualny model warstwowy, którego poszczególne warstwy są odtwarzane techniką fotopolimeryzacji z dokładnością ok. 0,1 mm, dając w efekcie model fizyczny. Model taki służy już ocenie konstrukcyjnych, funkcjonalnych i montażowych cech przyszłego wyrobu. Digitizer DigiBot II Ten laserowy digitizer jest stosowany do digitalizacji przestrzennej swobodnie ukształtowanych powierzchni i brył składających się na fizyczny obiekt ukształtowany. Zbiory zmierzonych współrzędnych punktów, odtwarzających powierzchnie w układzie współrzędnych urządzenia (tzw. powierzchnie swobodne) są następnie przetwarzane na geometryczne modele 3D w środowisku systemów CAD, mogą być również modyfikowane cyfrowo i wytwarzane jako prototypy lub gotowe produkty za pomocą technik SLA i formowania próżniowego w formach silikonowych (ten zestaw technik nazywa się reverse engineering; rys. 7).
12. Jaka technologia RP może być wykorzystywana do serii prototypowych wyrobów z tworzyw sztucznych i kiedy jest racjonalne jej stosowanieFDM(Fused deposition modeling) , LOM(laminated object manufacturing),SLM(selective laser melting srednie oraz dlugie serie produkcyjne), 3D printing - srednie serie produkcyjne(formy wtryskowe) oraz do produkcji jednostkowej(formy odlewnicze), SLA- jednostkowe wyroby oraz krotkie serie wyrobow
13. Jakie prymitywy doszły po przejściu z modeli krawędziowych na powierzchniowe? krzywe wielomianowe (np. Hermite'a, Beziera, splajny, NURBS) oraz krzywe fraktalne pojedyncze fasety oraz siatki wielokątowi powierzchnie swobodne (przez rozszerzenie wzorów na krzywe - np. powierzchnie NURBS)
14. Jakie materiały i w jakiej postaci są pobierane jako surowce do technik RP, Proszki(gips, metale, skrobia(drukowanie)), ciecz(zywice epoksydowe lub akrylowe(SLA) ; rozpuszczony ABS -> FDM
17. Opisac technologie CAx wspomagajace planowanie procesu technologicznego Projektowanie technologiczne CAP (Computer Aided Planing) - komputerowo wspomagane planowanie. Metody i narzędzia wspomagające projektowanie technologiczne, obejmujące opracowanie dokumentacji technologicznej z uwzględnieniem modelu geometrycznego przedmiotu, jego stanów pośrednich, narzędzi, oprzyrządowania, rodzaju maszyn i parametrów obróbki, ale bez konkretnego określenia terminów i stanowisk wytwórczych.
Systemy CAP wspomagają, prace związane z programowaniem urządzeń sterowanych numerycznie: obrabiarek, robotów, współrzędnościowych maszyn pomiarowych, systemów transportowych.
CAPP (Computer Aided Process Planning) - komputerowo wspomagane planowanie procesów. Ta klasa systemów jest szersza niż klasa CAP. W zakresie zastosowań CAPP mieszczą się także wszystkie metody i techniki technologicznego przygotowania produkcji realizowanej w konwencjonalnych technologiach, wspomaganych technikami komputerowymi i systemami ekspertowymi.
18. Wymienic dwa sposoby na wizualizacje modeli trojwymiarowych • Renderowanie– Umożliwia uzyskanie fotorealizmu wygenerowanego komputerowo widoku– Algorytmy uwzględniają informacje nie tylko o geometrii, ale również o teksturze i sposobie odbijania światła przez obiekty, przenikalności obiektów przezroczystych oraz zewnętrznych warunkach oświetleniowych• Cieniowanie– Pokazuje powierzchnie modelu, pozwala na efektywne wykorzystanie koloru– Metody: cieniowanie płaskie, Gourauda, Phonga
19. Glowne wady metod warstwowych tworzenia prototypow i opisac jeden ze skanerow stosowanych w RE• Ograniczone wymiary przestrzeni roboczej w dostępnych maszynach – od ok. 250 mm do ok. 500 mm • Ograniczona dokładność – warstwy zwykle ok. 0.1 mm grubości, najmniejsze szczegóły obiektów ok. 0.3 mm• Ograniczony, chociaż stale rosnący, zakres materiałów – wybrane tworzywa sztuczne (najczęściej PC, PA, PS, ABS), wybrane stopy metali (najczęściej stal, brąz,tytan), rzadziej ceramika• W niektórych technologiach – konieczność budowania wsporników (suportów), co może ograniczać dowolność kształtowania geometrii obiektów• Niewystarczająca jakość powierzchni budowanych obiektów – min. Ra>10 μm+Digitizer DigiBot 2 ?
20. Wymienić i napisać charakterystyczne cechy technologii CAx wspomagających projektowanie konstrukcyjne Projektowanie konstrukcyjneCAD (Computer Aided Design) - komputerowo wspomagane projektowanie. Są to narzędzia i techniki wspomagające prace w zakresie projektowania, modelowania geometrycznego, obliczeniowej analizy FEM oraz tworzenia i opracowywania dokumentacji konstrukcyjnej, w tym struktury produktu i list kompletacyjnych. Systemy CAD są też stosowane do opracowywania dokumentacji technologicznej (karty i formularze operacji technologicznych wraz ze szkicami), przeznaczonej do obróbki na konwencjonalnych obrabiarkach.CAE (Computer Aided Engineering) - komputerowo wspomagane prace inżynierskie. W skład tej klasy systemów wchodzą m.in. narzędzia inżynierskie, umożliwiające komputerową analizę sztywności i wytrzymałości konstrukcji oraz symulację procesów zachodzących w zaprojektowanych układach. Do klasy CAE zalicza się także wszystkie systemy problemowo zorientowane i aplikacje z różnych dziedzin techniki, aplikowane najczęściej na sprzęcie PC.
21. Scharakteryzować technologie Rapid Manufacturing i podać propozycje ich zastosowania
Koncepcja Rapid Manufacturing
Wytwarzanie unikalnych, gotowych produktów technologiami przyrostowymi, podobnymi do RP
Proces RM składa sie z trzech etapów
tworzenie geometrii nowego wyrobu zależnej od kształtu istniejących obiektów - pomiar y
projektowanie indywidualnych produktów z wykorzystaniem elementów „standardowych" (podeszwa buta) i „zindywidualizowanych" (wnętrze buta),
wytwarzanie gotowego wyrobu metodami przyrostowymi z zastosowaniem materiałów docelowych; najbardziej prawdopodobne technologie mogą byc pochodnymi metody laserowego spiekania proszków
Przykłady zastosowań RM• Przyrządy i obiekty medyczne: implanty, scaffoldy, narzędzia chirurgiczne, przyrządy rehabilitacyjne• Elementy stroju, np. ochraniacze, sprzęt high-tech dla sportu wyczynowego, rekreacji i wojska (buty, kaski/helmy, plecaki, uchwyty)• Indywidualizowane na zamówienie przedmioty wyposażenia domu (lampy, naczynia)• Przedmioty artystyczne, np. rzeźby
22. wymienić systemy stosowane w Virtual Reality. wymienić ich wady i zalety Systemy śledzenia:
Mechaniczne (ramię lub szkielet)
Zalety: duża dokładność, krótki czas reakcji
Wady: ograniczone ruchy, ciężar urządzenia
Magnetyczne
W: długi czas pomiaru, interferencja
Ultradźwiękowe
Nadajnik (3 głośniki)
Odbiornik (3 mikrofony)
Przetwornik
W: podatność na zakłócenia, niska rozdzielczość
Optyczne:
Z: możliwość śledzenia wielu obiektów
System projekcji sferycznej
23. opisać SIATKI POWIERZCHNIOWE. z jakich elementów się składają? jak powstają?Siatki powierzchniowe i STL• Modele powierzchniowe mogą być aproksymowane siatkami wielokątowymi (najczęściej trójkątnymi)• Konwersja z modelu powierzchniowego do siatki (tesselacja, triangularyzacja jest automatyczna, operacja odwrotna skomplikowana (=> Reverse Engineeriing)
• Modele siatkowe zapisane w formacie STL są powszechnie wykorzystywane w technikach „cyfrowego wytwarzania" (=> Reverse Engineering, Rapid Prototyping, Rapid Manufacturing)
Do najpopularniejszych technik Rapid Prototyping należą:
• SLA (Stereolitografia) – miejscowe utwardzenie ciekłego fotopolimeru w wyniku reakcji sieciowania
• LOM (Laminated Object Manufacturing) – wycinanie zarysu modelu na przyklejanych warstwowo papierach lub foliach
• SLS (Selective Laser Sintering) – selektywne spiekanie laserowe proszków metali bądź innego materiału kompozytowego
• FDM (Fused Deposition Modeling) – modelowanie ciekłym tworzywem termoplastycznym
• MJM (Multi-Jet Modeling) – przyrostowe nanoszenie stopionego fotopolimeru akrylowego przez głowicę wielo dyszową
• 3D PRINTING – technika podobna do druku atramentowego, przy czym atrament zastępuje spoiwo łączące proszek naniesiony na stół modelowy.