+385 1 366 70 29 info@izit.hr

Povratnim inženjerstvom do ispravnih odljevaka

Sažetak

Tehnologija lijevanja u pijesku često je zasnovana na modelima i modelnim pločicama dorađivanim iskustvom i znanjem majstora ljevarske tehnike, često baziranim na metodi pokušaja i pogrešaka. Tehnologija 3D skeniranja u sprezi s tehnikom povratnog inženjerstva omogućuje digitalizaciju i pohranu oblika koji rezultiraju ispravnim odljevcima te omogućavaju njihovu replikaciju kada je to potrebno.

Ako je kalup koji se koristi stare izrade, drugim riječima, napravljen bez CAD/CAM alata, onda je bez postupaka povratnog inženjerstva nemoguće napraviti novi kalup koji geometrijski potpuno odgovara starom.

Povratno inženjerstvo se sastoji od skeniranja postojećeg objekta, izrade CAD modela te popravka CAD modela, uz eventualne nadopune i poboljšanja. IZIT d.o.o. se bavi takvim poslovnim procesima, a jedan primjer je opisan u ovome članku.

Autori: Luka Biondić, Amir Šećerkadić, Nenad Drvar


Uvod

U ljevarstvu se često susrećemo s kalupima koji su u uporabi 20-ak i više godina. Problem se javlja pri zamjeni postojećih istrošenih kalupa novima. Ako ne postoji CAD model kalupa, izradi novog kalupa mora se pristupiti replikacijom postojećeg uz popravljanje i nadopunjavanje oštećenih i istrošenih dijelova. Kao primjer navedenog procesa spomenut ćemo postupak povratnog inženjerstva napravljen za firmu RS Metali d.o.o.  iz Virovitice.

Cilj

Napraviti CAD model dvodijelnog kalupa i jezgre. CAD model jezgre će poslužiti kao kontrola točnosti kalupa.

Modeli koje treba rekonstruirati

Modeli koje treba rekonstruirati

Postupak

Optičko skeniranje objekta

Kalup i jezgru smo skenirali optičkim sustavom ATOS III Triple Scan.

Mjerni uređaj ATOS III Triple Scan

Mjerni uređaj ATOS III Triple Scan

Dobiveni sken potom je obrađen u GOM Inspect softveru u kojemu su popravljena gruba oštećenja i nedostaci.

Popravak sitnih oštećenja STL file-a

Popravak sitnih oštećenja STL file-a

Potom smo izgladili površinu i odrezali sve dijelove koji neće biti rekonstruirani.

Popravljena i zaglađena površina, spremna za daljnju obradu

Popravljena i zaglađena površina spremna za daljnju obradu

Izrada CAD modela objekta

Izradi CAD modela smo pristupili uz pomoć GeoMagic softvera. Na postojeću mrežu trokuta konstruirane su NURBS površine, od kojih je potom napravljen STP file.

Konstruiranje NURBS površina u GeoMagic-u

Konstruiranje NURBS površina u GeoMagic-u

Kao rezultat navedenog procesa dobili smo površinu u stp formatu.

STP model izrađen u GeoMagic-u

STP model izrađen u GeoMagic-u

Popravak i nadopune CAD modela

Kada smo dobili CAD model objekta, konstatirali smo da je objekt potrošen uporabom i da ga treba obnoviti. Prvi zadatak je obnova razdjelne površine koja dijeli dva kalupa. Ona bi trebala biti identična tako da dijelovi kalupa budu u savršenom dosjedu. To na stvarnom modelu nije slučaj pošto je došlo do trošenja.

Drugi problem je uklanjanje srha do kojeg je došlo trošenjem brida koji dijeli razdjelnu površinu od geometrije odljevka. Navedene probleme riješili smo u ProEngineer softveru tako da smo odrezali razdjelnu površinu te napravili novu, geometrijski potpuno ravnu.

Spajanje geometrije s novom razdjelnom površinom

Spajanje geometrije s novom razdjelnom površinom

Potom smo povezali novu površinu sa stp modelom na način da geometrija odljevka bude okomita na novu razdjelnu površinu. Na taj način smo maksimalno sačuvali geometriju odljevka, maknuli srh i omogućili savršeno nalijeganje dva dijela kalupa. Potom smo finalizirali model i dodali osiguravajuće zatike.

Završeni model polovine kalupa

Završeni model polovine kalupa

Isti postupak je primijenjen i na drugoj polovini kalupa, s time da smo uzeli istu razdjelnu površinu koju smo koristili prilikom izrade prve polovice. Na taj način smo postigli savršeno poklapanje dva dijela kalupa.

Izrađen model druge polovine kalupa

Izrađen model druge polovine kalupa

Provjera rezultata

Odstupanje CAD modela od STL mreže točaka smo napravili u GOM Inspectu.

Odstupanja kalupa od CAD modela

Odstupanja kalupa od CAD modela

Odstupanje druge polovine kalupa od CAD modela

Odstupanje druge polovine kalupa od CAD modela

Vidljivo je da se najveće odstupanje nalazi na razdjelnoj liniji i prijelazu linije prema odljevku, što je razumljivo s obzirom na to da su ti dijelovi bili najviše oštećeni, stoga smo ih napravili iznova. Odstupanja su vidljiva i po kutovima jer su tamo bila najveća oštećenja nastala korištenjem.

Zaključak

Postupkom povratnog inženjerstva na navedenom ljevačkom kalupu dobili smo CAD model koji je iskoristiv u daljnjem procesu izrade kalupa. Odstupanja geometrije kalupa su ispod 0.1 mm, svi nedostaci su ispravljeni, a nova površina je glatka i bez oštećenja. Cijeli postupak rekonstrukcije trajao je tri radna dana, pa je naručitelj tjedan dana od rastavljanja kalupa mogao započeti s daljnjom serijskom proizvodnjom odljevaka. Cijeli ovaj postupak klasičnim načinom trajao bi znatno duže, a rezultati ne bi garantirali točnost u odnosu na stari odljevak.

Korištena oprema:

  • 3D digitalizacija: Optički skener Atos Triple Scan
  • Popravak skenirane geometrije: Programski paket GOM Inspect
  • Izrada CAD modela: Programski paket Gomagic
  • Popravak CAD modela: Programski paket ProEngineer

Izvori:

  • Arhiv poduzeća IZIT d.o.o. Zagreb
  • Arhiv poduzeća Topomatika d.o.o. Zagreb