5 października 2022

fmaj2016


Pływając jachtem wykorzystujemy darmową i niezwykle skuteczną energię, którą zapewniają żagle. Sprawy zaczynają się nieco komplikować, gdy wchodzimy do portów. Nie można w nich używać żagli do manewrowania, a szum wiatru i fal musi zmienić się w terkot silnika. Jacht żaglowy jest więc typową jednostką hybrydową napędzaną wiatrem i silnikiem spalinowym.

Ryszard Romanowski

Wyposażony w alternator silnik ładuje również akumulatory. Dzięki temu jednostka ma prąd na oświetlenie i można w niej korzystać ze sprzętu elektronicznego służącego nie tylko do nawigacji. Od początków rozwoju urządzeń elektrycznych trwają prace nad tym, aby darmowa energia oświetlała i napędzała jachty żaglowe nawet wtedy, gdy ustanie wiatr.
Upowszechniane po 1860 roku akumulatory ołowiowe pozwoliły gromadzić prąd pochodzący z lądowych sieci lub wytwarzany przez prądnice, napędzane wówczas przez maszyny parowe i coraz licznej pojawiające się silniki. Prawdopodobnie po raz pierwszy energię odnawialną do produkcji prądu wykorzystano na statku Fram Fridtjofa Nansena. Słynny polarnik chciał zapewnić oświetlenie elektryczne załodze uwięzionej na statku wmarzniętym w lód.

Fram Nansena March 1894
Fram Fridtjofa Nansena, 1894 r.

Zbudowano więc wiatrak, który napędzał prądnicę. Pani Nansen rozbiła szampana o burtę statku w 1892 roku.
Napędy spalinowo-elektryczne stały się standardem w okrętach podwodnych, zarówno pierwszej jak i drugiej wojny światowej. Pojawiły się jednostki wykorzystujące rozwiązania typowe dla agregatów prądotwórczych, w których prąd otrzymywany jest za sprawą napędzanego silnikiem spalinowym alternatora, jak też jednostki łączące to rozwiązanie z panelami fotowoltaicznymi i z możliwością ładowania akumulatorów w porcie, z sieci miejskiej. To ostatnie rozwiązanie znane jest z samochodów hybrydowych pod nazwą plug in. Z takich właśnie źródeł energię elektryczną czerpie statek Słonecznik obsługujący regularną linię miejską w Bydgoszczy.


cały artykuł dostępny jest w wydaniu 5 (104) maj 2016


Projektowanie części wykonywanych z tworzyw sztucznych wymaga przestrzegania pewnych określonych zasad oraz wykorzystywania narzędzi specyficznych dla tego typu konstrukcji. Tworzenie elementu oderwanego od kontekstu złożenia, w którym będzie pracować, może spowodować powstawanie błędów. Tyczy się to również procesu zmiany, wynikającego z różnych przyczyn, czy to serwisowych, technologicznych, czy też informacji przekazywanych bezpośrednio z produkcji. W celu pełnego odwzorowania poprawności i zgodności kształtu ze wszystkimi elementami złożenia, dobrze jest pracować w kontekście całego produktu.

Bernard Pacula

Oczywiście, początkowo rozpoczynamy pracę od konstrukcji korpusu produktu (Rys. 1), a dopiero potem dodajemy inne jego składniki. W takim przypadku mogą pojawić się problemy związane z kolizjami, które mogą być nie do przewidzenia na etapie projektowania skorupy zewnętrznej. Wynika to z prostego faktu, iż pewne podzespoły mogą zostać użyte w innych wariantach niż początkowo zakładano.

elementy tworzyw
Rys. 1

Taką sytuację dobrze ilustruje przykład pokazany na rysunku 2. W tym konkretnym przypadku chodzi o umieszczenie przycisku włączającego pracę urządzenia. Jeśli po wstawieniu komponentów okazuje się, iż nie pasują one do siebie, można wykorzystać możliwość odjęcia geometrii bezpośrednio z poziomu złożenia, tak aby modyfikacja ta została od razu odzwierciedlona w pliku części. W tym celu należy wybrać polecenie Operacje -> Operacje w złożeniach -> Różnica. Po wybraniu części docelowej, czyli elementu, w którym dokonane zostanie wycięcie (w tym przypadku: korpus), oraz narzędzia (w tym przypadku: przycisk), zostanie automatycznie wykonana operacja Boole’a na skorupie. Żebra, które kolidowały z przyciskiem zostaną automatycznie podcięte, dopasowując się do jego kształtu. Oczywiście powinno być to stosowane tylko w sytuacji, gdy mamy do czynienia z bryłą, która będzie mogła zostać odjęta od elementu docelowego. Taka metoda pozwala w znacznym stopniu oszczędzić czas oraz zmniejszyć ryzyko powstania błędów wymiarowych.


cały artykuł dostępny jest w wydaniu 5 (104) maj 2016


NX Mold Wizard jest programem automatyzującym projektowanie form. Pod pojęciem form należy rozumieć wszystkie rodzaje narzędzi, które powstają na zasadzie odformowania modelu i na ogół zasilane są ciekłym materiałem (wyjątek np. formy do gumy). Mogą to być formy wtryskowe, odlewnicze, do szkła itp. W artykule opisujemy funkcjonalność modułu na podstawie form wtryskowych.

Marcin Antosiewicz

Standardowa forma wtryskowa składa się z dwóch połówek (połówki stałej i połówki ruchomej). Od strony połówki stałej następuje doprowadzenie tworzywa do gniazda formującego. Następnie po schłodzeniu tworzywa forma jest otwierania. Wypraska na ogół pozostaje w części ruchomej,  z której zostaje zepchnięta za pomocą wypychaczy, pierścieni, listew spychających itd.

forma wtryskowa
Rys. 1  Widok formy wtryskowej: a) połówka stała, b) połówka ruchoma, c) płyty wypychaczy, d) wypychacz, e) miejsce zasilania tworzywem, górna cześć dyszy, f) suwak;

W większości form wtryskowych w połówce ruchomej znajdują się dodatkowe mechanizmy uwalniające detal w miejscach występowania przeciw-kątów (zaczepy, ścianki skośne itd.). Do uwalniania takich miejsc mogą posłużyć suwaki, wkładki skośne, krzywki, elementy sprężynujące, siłowniki itp.
Proces konstrukcji formy można podzielić na następujące etapy projektowania:

  • Analiza modelu
  • Tworzenie części formujących (stempel, matryca)
  • Wstawianie korpusu formy, elementów znormalizowanych (wypychacze, zamki, itp.)
  • Wykonanie obiegu chłodzenia
  • Analiza ukończonej konstrukcji

NX ma do dyspozycji kilka rodzajów analiz, począwszy od analizy poprawności geometrii, a skończywszy na analizie wtrysku. Możemy wyróżnić następujące analizy modelu:
– Analiza pochyleń (Rys. 2) –  program nakłada mapę kolorów na detal w zależności od przynależności do stempla i matrycy oraz od wartości kąta.
– Analiza HD3D (Rys. 3) – przypisuje odnośniki do każdej ścianki, której nie da się odformować góra-dół, do ścianek błędnych, ścianek o niewłaściwym kącie itd.
– Analiza regionów (Rys. 4) polega na nanoszeniu koloru na ścinaki detalu (pokazuje część matrycową, część stemplową, oraz ścinaki których nie można zaformować).
– Analiza grubości – program pokazuje średnią grubość detalu oraz pozwala wykryć nadmierne pocienienia i pogrubienia.
– Szybka analiza wtrysku (Rys. 5) pozwala określić miejsca do odpowietrzenia, linie łączenia itd.


cały artykuł dostępny jest w wydaniu 5 (104) maj 2016


Najistotniejszymi parametrami z punktu widzenia kształtowania cech jakościowych i właściwości fizycznych wyprasek wtryskowych są wielkości, charakteryzujące fazę wtrysku, docisku i chłodzenia. Do najważniejszych zaliczyć można ciśnienie, prędkość wtrysku i temperaturę tworzywa wtryskiwanego i formy. Szczególnie ta ostatnia jest bardzo ważna w kontekście przepływu tworzywa w formie i właściwości uzyskanych wyprasek.

Przemysław Postawa

W procesie wtryskiwania właściwości wypraski determinuje bardzo duża liczba parametrów.
Po wtryśnięciu tworzywo do formy stygnie w określonym czasie tch, i pod stale zmniejszającym się ciśnieniem, odwzorowując kształt gniazda formy. Przemiany tworzywa zachodzące w samej formie określone są wtedy trzema parametrami stanu tworzywa uzależnionymi wzajemnie od siebie (ciśnienie, objętość właściwa, temperatura) i zmiana jednego z nich pociąga za sobą zmianę pozostałych. Każda z wielkości jest zmienna w czasie oraz różna w każdym miejscu przestrzeni na drodze przepływu. Stan tworzywa w formie Z charakteryzują:

  • przebieg zmian ciśnienia tworzywa w formie pf,  MPa,
  • przebieg zmian temperatury tworzywa w formie Tt_F, oC,
  • objętość właściwa tworzywa kolejnych fazach wtryskiwania v, cm3/g.

Można zatem zapisać to w postaci funkcji:

wzor

W dowolnej chwili t oraz w dowolnym punkcie przestrzeni opisanym współrzędnymi x, y, z, można określić stan tworzywa poprzez parametry ciśnienia, temperatury i objętości właściwej.


Temperatura formy

Temperatura formy jest jednym z czynników determinujących przepływ tworzywa w fazie wypełniania formy podczas wtryskiwania tworzyw termoplastycznych. Przestrzeganie odpowiedniej temperatury formy jest szczególnie istotne podczas przetwórstwa tworzyw częściowo krystalicznych (PP, PE, POM, PA i inne). Wynika to z budowy oraz struktury, jaką charakteryzuje się ta grupa tworzyw. Aby wytworzyła się odpowiednia struktura krystaliczna zapewniająca korzystne właściwości mechaniczne i wysoką odporność na ścieranie konieczne jest doprowadzenie do odpowiednich warunków krystalizacji (dla każdego tworzywa są one inne – wynika to z kinetyki procesów krystalizacji).

termowizja formy
Rys. 1  Obrazy termowizyjne formy wtryskowej:
a) nieprawidłowo termostatowanej, b) prawidłowo termostatowanej

Temperatura formy i czas chłodzenia są głównymi wielkościami o tym decydującymi. Wysoką temperaturę formy dochodzącą nawet do 150 °C i długi czas chłodzenia stosuje się podczas wtryskiwania wyprasek technicznych, wszędzie tam gdzie najważniejsza jest jakość i wytrzymałość wypraski. Ten czas jest potrzebny do wytworzenia się odpowiedniej struktury krystalicznej, czego wyznacznikiem są: wartość stopnia krystaliczności, zapewniające wysokie właściwości mechaniczne i odporność na ścieranie. Od jej wartości i różnicy w stosunku do temperatury wtryskiwanego tworzywa zależą wszystkie zjawiska związane z przepływem tworzywa w gnieździe oraz właściwości fizyczne otrzymanych wyprasek [1-3, 5, 7, 8, 10]. Oczywiście nie bez znaczenia pozostaje kształt gniazda formy i długość drogi przepływu oraz inne parametry procesu przetwórstwa takie jak szybkość wtrysku czy spadek ciśnienia na drodze przepływu. Charakter przepływu oraz ewentualne powstawanie linii łączenia są wypadkową wymienionych czynników. Szeroko te zjawiska zostały opisane w wielu publikacjach [4, 6, 9].


cały artykuł dostępny jest w wydaniu 5 (104) maj 2016


Skanery 3D wykorzystujące do rejestracji danych projektor emitujący sekwencję prążków na powierzchnię obiektu, które następnie są obserwowane przez jedną lub wiele kamer, znane są od ponad 25 lat. Od tamtego czasu wciąż pracuje się nad stworzeniem rozwiązań coraz bardziej dokładnych i uniwersalnych. Co jeszcze można poprawić w urządzeniach opartych o względnie prostą konstrukcję projektora, kamery, obiektywów i elektroniki?

Michał Głocki

Optyka
Dla każdego urządzenia, które ma w jakikolwiek sposób do czynienia ze światłem, jednym z najważniejszych elementów są zawsze obiektywy. Bez względu na to, czy chodzi o aparat fotograficzny, kamerę czy skaner 3D, odpowiedni dobór zakresu ogniskowej, ilości przepuszczanego światła, w znacznym stopniu poprawia jakość uzyskiwanych przez nas danych.

Jakość projektora
Wszystko czego używamy i co produkujemy jest ciągle ulepszane i udoskonalane. Dotyczy to również elementów wchodzących w skład konstrukcji skanera. Pierwsze projektory wykorzystywały do projekcji światło białe, które niestety było bardzo podatne na zakłócenia z zewnątrz, a i energetycznie nie należały do najbardziej oszczędnych. Przełom przyniosła technologia LED, która umożliwiła zastosowanie do pomiarów światła o konkretnej długości fali, przez co można było dołożyć do obiektywów odpowiednie filtry, pozwalające na redukcję zakłóceń. Zarówno efektywność energetyczna, jak i żywotność tego rozwiązania bije na głowę stosowane wcześniej lampy rtęciowe.

Zeiss Comet L3D2
Fot. 1  Zeiss Comet L3D2

Drugą ważną zmianę, którą umożliwiła technologia LED, przyniosły projektory cyfrowe. Wcześniej zmiana emitowanego obrazu była wymuszona przez mechaniczne pierścienie lub rozwiązania znane z automatycznych projektorów do slajdów. Oczywiście wiązało się to ze znaczną stratą czasu na zmianę obrazu. W przypadku projektorów cyfrowych czas projekcji prążków spadł do takich wartości, że ciężko jest gołym okiem policzyć ile obrazów zostało wyemitowanych. Obecnie skaner COMET L3D2 (Fot. 1) jest w stanie wyemitować swoją sekwencję w czasie poniżej 1s.
Trzecią istotną sprawą wnikającą ze wspomnianych powyżej dwóch kwestii jest funkcja doświetlania różnych obszarów obiektu z różnym natężeniem światła. Projektor umożliwiający takie działanie wykonany jest w technologii Digital Micromirror Device, dzięki której każda dioda użyta w macierzy projektora może świecić z niezależną od pozostałych mocą. Dzięki temu skaner tego typu nie wymaga od użytkownika zbyt dużej uwagi związanej z kontrolą parametrów skanowania.


cały artykuł dostępny jest w wydaniu 5 (104) maj 2016