Rozdz. 5
1.Omów cele wykonywania modeli i prototypów.
a) sprawdzenie technicznej możliwości wykonania przyszłego wyrobu. Wykonanie prototypu może być często pierwszym weryfikatorem technicznej możliwości wykonania nowego wyrobu.
b) uzyskanie szczegółowych informacji o technologiczności konstrukcji, koniecznych zakupach maszyn i urządzeń do produkcji, a także koniecznego oprzyrządowania produkcji.
c) Testowanie oryginalnych rozwiązań konstrukcyjnych zastosowanych w nowym wyrobie
d) opracowanie dokumentacji konstrukcyjnej i technologicznej będącej podstawą uruchomienia produkcji seryjnej wyrobu.
e) zaoszczędzenie kosztów związanych z uruchomieniem produkcji seryjnej- przedsiębiorstwom bardziej opłaca się wykonać nawet wiele pojedynczych prototypów przyszłych wyrobów i z ich pomocą testować rynek na jego przyjęcie, np. na różnego rodzaju wystawach krajowych lub międzynarodowych.
f) sprawdzenie w skali 1:1 wyglądu zewnętrznego, wzornictwa przemysłowego kolorystyki wyrobu aby ocenić jego walory w sposób organoleptyczny. Modele niektórych wyrobów poddawane są wstępnym badaniom na zatwierdzenie ostatecznego kształtu (bryły) wyrobu.
g) wykonanie koniecznych badań- w celu sprawdzenia zachowania się przyszłego wyrobu w warunkach rzeczywistych. Mogą to być badania od pomiaru prostych parametrów użytkowych wyrobu do badań niszczących włącznie.
h) wykonanie modelu w celach marketingowych- zmierzające do pozytywnego wprowadzenia produktu na rynek, w tym celu potrzebne są materiały reklamowe wyrobu (np.zdjęcia) do projektowania kampanii promocyjnej.
i) przeprowadzenie na podstawie wstępnej wersji produktu np. sesji burzy mózgów w celu stwierdzenia możliwych ulepszeń.
2. Wymień i omów rodzaje prototypów.
Modele studyjne- są to bardzo wstępne modele przyszłych produktów, wykonane z tanich i łatwo dostępnych materiałów, w celu sprawdzenia fizycznej możliwości budowy takiego produktu.
Prototypy przemysłowe- ukazują wygląd zewnętrzny, wykonane z mas plastycznych, łatwo obrabialnych i dających możliwość wprowadzenia wielu zmian, nie zawierają żadnych pracujących wewnątrz podzespołów.
Prototypy eksperymentalne- budowane w skali 1:1 z materiałów podobnych do prawdziwego produktu. Celem budowy tego typu prototypów jest testowanie w warunkach rzeczywistych działania określonych podzespołów.
Prototypy ALFA- wykonane są do całościowej oceny projektowanego wyrobu. Wymiary, materiały i rozmieszczenie elementów składowych jest takie samo jak w produkcie finalnym, prototypy te jednak nie w pełni odzwierciedlają działanie wszystkich układów składowych wyrobu końcowego.
Prototypy BETA- wykonane są takich samych materiałów jak produkt finalny i w pełni odzwierciedlają funkcjonowanie wszystkich podzespołów i zespołów w produkcie.
Prototypy przedprodukcyjne- wykonywane są w liczbie od kilku do kilkunastu sztuk. Celem uruchamiania małych partii produkcyjnych jest sprawdzenie zaprojektowanych uprzednio procesów technologicznych dokumentacji produkcyjnej pod kątem ewentualnych usterek przed uruchomieniem produkcji seryjnej.
3. Omów tworzenie wyrobu techniką stereolitografii i laminowania.
Technika stereolitografii- proces tworzenia nowego modelu w najogólniejszym przypadku przebiega następująco: po nałożeniu stałej i jednakowej warstwy żywicy na powierzchnie skokowo opuszczonej ramki urządzenia prototypującego następuje miejscowe utwardzenie żywicy za pomocą sterowanej wiązki laserowej zgodnie z komputerowo wygenerowanym przestrzennym modelem systemu CAD. Warstwa żywicy nieutwardzona swobodnie spływa do położonego niżej zbiornika. Następnie ramka zostaje opuszczona o kolejny skok i położona zostaje następna warstwa żywicy. Cały proces powtarza się w sposób całkowicie automatyczny i po nałożeniu ostatniej warstwy uzyskuje się żądany model wyrobu.
Technika laminowania - w której kolejne warstwy modelu wycinane są promieniem lasera z przesuwającej się rolki papieru, a następnie sklejane, tworząc ostateczny kształt modelu.
4. Wyjaśnij istotę wirtualnego prototypowania.
Wirtualne prototypowanie polega na komputerowych symulacjach na nowo projektowanym wyrobie. Dotyczą one zachowania się przyszłego wyrobu w różnych warunkach eksploatacji i sytuacjach nadzwyczajnych. Istota wirtualnego prototypowania jest zaprojektowanie tzw. Wirtualnej rzeczywistości poprzez odwzorowanie świata rzeczywistego, w którym ma być badany przyszły produkt. Rzeczywistość ta powinna być zaprojektowania z bardzo dużą szczegółowością. Zaprojektowanie wirtualnej rzeczywistości jest punktem zwrotnym wirtualnego prototypowania, gdyż umożliwia ona badanie nie tylko jednego konkretnego wyrobu, lecz całej ich rodziny, co znacznie przyśpiesza prace projektowe nad produktami, które maja być projektowane w przyszłości.
5. Omów technikę szybkiego wytwarzania narzędzi.
Technika szybkiego wytwarzania narzędzi jest bardzo ściśle powiązana z techniką szybkiego prototypowania. Możliwość wygenerowania przez komputer fizycznego modelu projektowania wyrobu, a także możliwość rozłożenia go na pojedyncze detale daje podstawę do rozpoczęcia prac projektowych nad narzędziami koniecznymi do wytworzenia tych detali. Technika szybkiego wytwarzania narzędzi jest szczególnie pożyteczna w przypadku małych partii wyrobu, przy ich znacznym zróżnicowaniu konstrukcyjnym, co jest zjawiskiem coraz powszechniejszym na współczesnym rynku. Technikę szybkiego wytwarzania narzędzi stosuje się do projektowania i budowy:
~~Form wtryskowych w przetwórstwie tworzyw sztucznych,
~~Form odlewniczych w przemyśle odlewniczym,
~~Wykrojników do wykonywania skomplikowanych otworów w blachach stalowych i aluminiowych,
~~Matryc do tłoczenia różnych kształtów z cienkich blach,
~~Różnego rodzaju narzędzi specjalnych w przemyśle precyzyjnym,
6. Przedstaw ideę zintegrowanej produkcji wyrobów z uwzględnieniem nowoczesnych technik prototypowania.
Ostatecznym celem wprowadzania i stosowania technik (szybkie wytwarzanie narzędzi, szybkie prototypowanie, wirtualne prototypowanie, projektowanie procesów obróbki ubytkowej na CNC, projektowanie struktury produkcyjnej) jest bezpośrednie i szybkie przejście z fazy przygotowania produkcji do fazy wytwarzania - bez konieczności budowy rzeczywistych modeli i prototypów przyszłych wyrobów. Warunkiem uruchomienia produkcji seryjnej wyrobu jest pełne zintegrowanie technik wirtualnego prototypowania i szybkiego prototypowania z pozostałymi systemami ( CAD,CAM,CAE,PDM) w ramach ogólnego systemu CIM. Powinna być także możliwa uprzednia symulacja (na ekranie monitora) wszystkich ważniejszych procesów technologicznych wykonania elementów składowych wyrobu montażem włącznie.