flistopad2014
Wypraski wykonywane w technice 3D-MID (Moulded Interconnect Devices) stanowią obecnie dość duży segment rynku tworzyw sztucznych, a ich wytwarzanie ma charakter produkcji wielkoseryjnej (lub wręcz masowej). W zdecydowanej większości przypadków są to zastosowania techniczne, głównie w takich dziedzinach jak: elektronika, motoryzacja, telekomunikacja, medycyna i inne. Specyfika wyprasek 3D-MID, ich charakter pracy i technologia wytwarzania sprawiają, że do ich wytworzenia, obok metod konwencjonalnych, stosowane są często rozwiązania całkowicie nowatorskie w zakresie narzędzi i urządzeń produkcyjnych.
Andrzej Zwierzyński
Technologia wtrysku 3D-MID umożliwia wykonywanie wyprasek z tworzyw termoplastycznych z przestrzennie ukształtowanymi zintegrowanymi obwodami elektrycznymi.
Dzięki tej technice powstają wyroby, gdzie w jednym elemencie występuje integracja funkcji mechanicznych (obudowy, wsporniki, elementy złączne, zatrzaski) oraz elektrycznych (obwody połączeniowe, połączenia wtykowe, ekranowanie części elektrycznych), a także innych (Rys. 1). Technologia powstała w latach 70-tych w USA, jednak jej szersze wdrożenie przemysłowe nastąpiło dopiero w latach 90-tych. Znajduje ona szerokie zastosowanie w motoryzacji, telekomunikacji, medycynie i szeregu innych dziedzin, tam gdzie wymagana jest obecność układów elektronicznych. W ostatnich latach jest jedną z najbardziej dynamicznie rozwijających się technik wytwarzania. W technice tej elementy konstrukcyjne mechaniczne i elektroniczne są tradycyjnie zaprojektowane i wyprodukowane w oddzielnych procesach, ale później zostają połączone w jeden zintegrowany wyrób (Rys. 2). Założeniem procesu jest wykorzystanie niemal każdej powierzchni wypraski do umiejscowienia ścieżek przewodzących prąd i montażu układów elektronicznych. W wyniku takiego podejścia eliminowane jest okablowanie w tzw. bliskim zasięgu w obrębie jednego elementu lub zespołu konstrukcyjnego. Celem nie jest całkowite wyeliminowanie okablowania, a jedynie w tych miejscach, gdzie jest to uzasadnione i pozwala na uproszczenie rozwiązań konwencjonalnych, dających w efekcie wymierne korzyści techniczne i ekonomiczne.
cały artykuł dostępny jest w wydaniu 11 (86) listopad 2014
Paryski salon samochodowy Mondiale Automobile 2014 nie przyniósł wielu przełomowych nowości. Można przypuszczać, że na razie biura projektowe wielkich koncernów opakowują w coraz to nowe, blaszane kreacje znaną technikę, okraszając ją całą masą elektroniki. Udogodnienia w stylu zdalnie otwieranych przy pomocy siłowników drzwi lub pokryw oraz gigantycznych ekranów dotykowych kosztują krocie lecz w praktyce są mało użyteczne. Co innego gdy automatycznie są otwierane lub zamykane – w zależności od warunków ruchu – kanały powietrzne, które dociskają samochód do drogi lub regulują chłodzenie silnika. Tego typu rozwiązania zastosowano w jednym z najciekawszych technicznie samochodów paryskiego salonu.
Ryszard Romanowski
Niewielki samochód sportowy, napędzany motocyklowym silnikiem w wykonaniu gigantycznego koncernu nie tylko u niżej podpisanego wywołał początkowo pewne niedowierzanie. Po pierwsze dlatego, że samochodowe giganty niechętnie budują niszowe pojazdy wymagające ręcznej pracy, a po drugie, że już sama nazwa marki twórców auta świadczy o preferowaniu aut popularnych, dla masowego odbiorcy.
Volkswagen XL Sport już z daleka przypominał koncepcyjne modele XL 1, których głównym celem było zużycie paliwa poniżej 1 litra na 100 km. Samochód sportowy na bazie ultra ekonomicznego przypominał koncepcję słynnej polskiej konstrukcji z lat pięćdziesiątych. Rak Jerzego Jankowskiego powstał na bazie lekkiej przestrzennej ramy rurowej i napędzany był silnikiem Triumpha T 110 o mocy 45 KM, i podobnie jak VW XL Sport o dwóch cylindrach tyle, że ustawionych w rzędzie. Auto, choć powstałe w powojennej biedzie, miało przez co najmniej dwa lata niewielu konkurentów na polskich torach wyścigowych.
XL Sport ma coś z tego pomysłu, jednak jest zupełnie inny. Wykorzystano koncepcje ekonomicznego XL 1, jednakże dostosowano ją do osiągów supersamochodu. Nadwozie wykonano w podobnej technologii opartej o laminaty węglowe CFRP, kształtowane w procesie RTM. Nie trzeba było zbytnio modyfikować tej technologii do wielkoseryjnej produkcji bo auto ma powstać w niewielkiej serii, prawdopodobnie nie przekraczającej 500 egzemplarzy. Główne siły pochodzące od podwójnych wahaczy przedniej i tylnej części podwozia przenosi bardzo sztywna stalowa rama przestrzenna.
cały artykuł dostępny jest w wydaniu 11 (86) listopad 2014
Tworzywa sztuczne to dziś najczęściej wykorzystywany materiał konstrukcyjny. Łatwość uzyskania prawie dowolnych kształtów, niska masa oraz koszt produkcji czynią ten materiał bardzo ekonomicznym rozwiązaniem w stosunku do np. produktów metalowych.
Bernard Pacula
Czasami zdarza się, iż detal, sprawiający wrażenie poprawnie zaprojektowanego i spełniającego wymogi wytrzymałościowe, w rzeczywistości nie jest taki, jak powinien być. Wynika to z faktu iż model nie był zaprojektowany w sposób uwzględniający wszystkie aspekty i zjawiska fizyczne występujące podczas procesu wtrysku.
Problemy i błędy jakie mogą wystąpić na tym etapie można podzielić na trzy główne grupy:
- Błędy związane z budową modelu wypraski
- Błędy związane z konstrukcją formy
- Problemy związane z przebiegiem procesu
Pierwsza grupa błędów jest związana z nieprawidłowym zamodelowaniem modelu wypraski i jest możliwa do przeanalizowania i sprawdzenia już na wstępnym etapie projektowania. Pewne analizy można przeprowadzić za pomocą narzędzi będących standardowymi funkcjami większości programów wspomagających projektowanie – inne - wymagają specjalistycznych narzędzi symulacyjnych lub po prostu olbrzymiego doświadczenia w konstruowaniu form wtryskowych.
Druga grupa błędów jest związana z niewłaściwą budową formy wtryskowej. Dotyczyć to może doprowadzenia materiału do gniazda, umieszczenia kanałów chłodzących i in. Na tym etapie konstruktora również może wspomóc aplikacja CAD, jednakże nie są to już standardowe polecenia dostępne w zwykłych konfiguracjach. W tym celu producenci dostarczają specjalistyczne moduły takie jak Mold Wizard czy Mold Tooling, wspomagające poprawność wykonania formy. Do pełnego jednak zasymulowania pracy formy, a więc i wykrycia możliwych błędów, konieczne jest przeprowadzenie analizy w specjalistycznych aplikacjach symulacyjnych.
Trzecia grupa ryzyka powstawania błędów dotyczy fizycznych zjawisk będących składowymi procesu wtrysku. Istotne są zarówno materiał, parametry wtrysku jak i stan maszyny i samej formy. Dobór parametrów wtrysku jest możliwy tylko w aplikacjach symulujących proces, uwzględniających kompletny model formy.
cały artykuł dostępny jest w wydaniu 11 (86) listopad 2014
Wykorzystywanie w ostatnich dekadach zaawansowanych systemów inżynierskich CAD znacznie skróciło proces projektowania. Pomimo tego samo projektowanie, a następnie szeroko wykorzystywane obliczenia numeryczne obarczone są pewnym błędem. Jego wyeliminowanie to ciągle kwestia badań eksperymentalnych. Jednym z podstawowych rodzajów badań, które się wykonuje na prototypie, choć nie tylko, są próby trwałościowe i niezawodnościowe.
Przemysław Simiński
Proces wdrożenia nowego pojazdu jest długotrwały. Obejmuje m.in. etap funkcjonowania nowego sprzętu jako prototypu, na którym weryfikowane są wszystkie, założone na etapie rozwoju, parametry oraz określane właściwości eksploatacyjne. Jednym z podstawowych rodzajów badań, które należy wykonać w tym okresie są badania trwałościowe i niezawodnościowe.
Uszkodzenia łączników gumowych to typowy przykład na kiepską integrację wyposażenia z pojazdem
Chociaż oba terminy wydają się być tożsame wcale tak nie jest. Trwałość jest wartością liczbową w postaci liczby godzin pracy lub przebytych przez pojazd kilometrów. Oznacza to, że w określonym czasie zespół, podzespół, część, spełnia swoją funkcję i zapewnienia możliwości wykonywania pracy zgodnej z przeznaczeniem i funkcją. Natomiast niezawodność, w największym skrócie, to prawdopodobieństwo wystąpienia w określonym czasie uszkodzenia lub też jego braku. W wymiarze wojskowym niezawodność ma jeszcze bardziej rozbudowane znaczenie, mianowicie określa gotowość do wykonania zadania bojowego lub logistycznego. Im większe będzie prawdopodobieństwo wystąpienia uszkodzenia tym niższa gotować operacyjna. Celem badań trwałościowych i niezawodnościowych jest określenie możliwości długotrwałej pracy podzespołów oraz określenie wskaźników niezawodności.
Badania eksperymentalne, oprócz weryfikacji modeli symulacyjnych lub konstrukcji, mogą służyć także do pozyskiwania sygnałów symulacyjnych. Sygnały te służą do odzwierciedlenia drgań, jakim podlega samochód na wybranym odcinku drogi. Źródłem drgań są najczęściej wzbudniki hydrauliczne. Badania stanowiskowe stanowią alternatywę dla badań drogowych, jednak zakres ich stosowania jest bardzo ograniczony, praktycznie dotyczy pojazdów osobowo-terenowych. Już dla tej grupy pojazdów budowa stanowiska i jego zasilenie jest pewnym wyzwaniem inwestycyjno-budowlanym. Trudności sprawia osiągania właściwej kombinacji siły i amplitudy przy odpowiedniej częstotliwości drgań. Oprócz trudności w realizacji tych badań w odniesieniu do samochodów ciężarowych, należy wspomnieć o braku odzwierciedlenia drgań w układzie napędowym, pochodzących od silnika. Pracujący silnik jest źródłem drgań o charakterze losowym, jak i zdeterminowanym. Drgania od silnika mają wpływ na trwałość zespołu napędowego i układu kierowniczego, oraz na hałas. Moment silnika jest obarczony nieregularnością spalania, której nie da się w całości wytłumić.
cały artykuł dostępny jest w wydaniu 11 (86) listopad 2014
Dziedziną awiacji, która rozwija się w zawrotnym tempie są bezzałogowe statki powietrzne. Największe zainteresowanie budzą maszyny budowane dla celów militarnych. Chodzi głównie o bezzałogowe samoloty służące rozpoznaniu lub przenoszące uzbrojenie. Tymczasem od kilku lat ogromny rozwój przechodzą samoloty pionowego startu budowane do zadań cywilnych.
Ryszard Romanowski
Bezzałogowe statki powietrzne pionowego startu oferują niezwykłe możliwości. Początkowo zainteresowała się nimi kinematografia. Drogie tri-, quarto- lub nawet hexacoptery pozwalały tanio osiągać efekty dotychczas dostępne jedynie z wykorzystaniem kosztownych samolotów lub sterowców.
Lockheed Martin Indago, długość lotu ok. 50 minut
Nie trzeba było długo czekać aby maszyny te stały się nieodzownym narzędziem służb monitorujących linie energetyczne, wysokie obiekty przemysłowe, prace budowlane. Służą kartografom i przyrodnikom jak również policji i straży pożarnej.
Maszyny interdyscyplinarne
Jak to zwykle bywa początkiem było modelarstwo. Zgranie kilku wirników napędzanych silnikami spalinowymi nie należało do łatwych przedsięwzięć. Dlatego też prawdziwy rozwój wielowirnikowców nastąpił w momencie, gdy na rynku pojawiły się lekkie i bardzo sprawne silniki elektryczne. Wystarczył niezbyt wyszukany układ elektroniczny i prosta aparatura radiowa, aby wprawny pilot mógł wyczyniać w powietrzu rzeczy dotąd niemożliwe. Stopy aluminium, kompozyty węglowe, odporne na uderzenia tworzywa, w tym niemal niezniszczalne ich spienione formy, ograniczały szkody podczas utraty panowania nad maszyną. Rozwojowi pionierskich konstrukcji sprzyjał niezwykle dynamiczny rozwój elektroniki. Cyfrowe aparaty fotograficzne i kamery stawały się coraz lżejsze, doskonalsze, odporniejsze na ekstremalne warunki i tańsze. Doszło do tego, że w tzw. smartfonie i to niezbyt drogim, dało się zmieścić kamerę najdoskonalszego standardu 4K. Podobnie postępował rozwój kamer termowizyjnych i wykorzystujących podczerwień. Do uniesienia w powietrze najnowszego sprzętu filmowego najwyższej klasy i urządzenia współpracującego z GPS wystarczy kilkusetgramowy udźwig. Najnowsze modele wielowirnikowców mają wieloosiowe systemy stabilizacji tzw. gimbole. Dzięki nim możemy mieć pewność, że obiektyw będzie filmował lub robił zdjęcia takie, jak chce pilot. Zresztą, można obserwować widok z obiektywu na specjalnym monitorze lub nawet na ekranie tabletu lub telefonu.
cały artykuł dostępny jest w wydaniu 11 (86) listopad 2014
Specjalistyczny portal inżynierski dla osób zaangażowanych w tworzenie produktów – maszyn, urządzeń, mechanizmów, podzespołów, części, elementów itd. – od koncepcji do ostatecznego wykonania.