Projektowanie
Obecne programy służące do projektowania 3D wyposażone są w specjalistyczne moduły/narzędzia służące do projektowania konstrukcji blachowych. Modele blaszane charakteryzują się jednakową grubością w całej swej objętości. Do tworzenia giętych elementów służą specjalne narzędzia jak: wycinanie, rolkowanie, odgięcia kołnierzowe, zawinięcia obrzeża, zawinięcia wzdłuż linii, kreator naroży i najważniejsze – generator rozwinięć.
Przed przystąpieniem do modelowania konstrukcji blachowej („składania origami”) należy zwrócić szczególną uwagę na bardzo istotny element jakim jest metoda rozwijania blachy. Z reguły stosowane są dwie metody: współczynnik rozwinięcia liniowego oraz tabele gięć. Współczynnik rozwinięcia liniowego jest uproszczoną metodą, aczkolwiek dosyć dokładną, do grubości blach g = 3 mm; powyżej 3 mm warto korzystać ze specjalnie zdefiniowanych tabel gięć. Podczas gięcia blachy, wewnętrzna część jest ściskana, natomiast zewnętrzna ulega rozciąganiu. Wewnątrz blachy znajduje się tzw. linia zerowa (neutralna), która nie podlega ani ściskaniu ani rozciąganiu. Niestety, aby nie było tak łatwo, nie znajduje się ona w połowie grubości blachy. Wartości współczynnika rozwinięcia liniowego znajdują się w przedziale od 0 do 1,0 przy czym najczęściej spotykaną wartością jest zakres od 033–0,44, w przypadku blach cienkich o małych promieniach gięcia. W miarę wzrostu grubości blachy, oraz promienia gięcia, wzrasta również wartość współczynnika rozwinięcia.
Rys. 4 Przygotowana próbka blachy przed i po zagięciu
Na podstawie wzoru można obliczyć wartość współczynnika „z” mając odpowiednio przygotowaną i zagiętą próbkę blachy (Rys. 4).
Drugą metodą, bardzo precyzyjną jest zdefiniowanie tabeli gięć. Rysunek 5 przedstawia przykładową tabelę gięcia dla blachy o grubości 2,0 mm. Tabele gięcia zazwyczaj sporządza się w pliku arkusza kalkulacyjnego dostarczanym wraz z oprogramowaniem. Plik taki zawiera już odpowiednie formuły, należy jedynie dodać kolumny oraz wiersze, wypełniając wskazane komórki.
Gdy już zostanie określona i zdefiniowana metoda rozwijania konstrukcji blachowych należy przystąpić do zdefiniowania stylów konstrukcji. W każdym z programów projektowych odbywa się to w inny sposób, ale zawsze ma na celu określenie najczęściej używanych materiałów, grubości blach, parametrów wykończenia krawędzi gięć oraz parametrów narożników. Dzięki zdefiniowanym stylom, konstruktor może ograniczyć się jedynie do wyboru materiału i grubości blachy, pozostałe parametry są wczytywane automatycznie.
Rys. 5 Przykładowa tabela gięć dla blach 2,0 mm
Projektując elementy blachowe należy zwrócić szczególną uwagę aby maksymalny wymiar rozwinięcia nie przekraczał obszaru roboczego maszyny wycinającej dany wykrój. Modelując np. obudowę urządzenia filtrowentylacyjnego łatwo jest przekroczyć taki wymiar. Obszar roboczy maszyny zazwyczaj wynosi 3000 x 1500 mm. Należy w tym uwzględnić przynajmniej 5 mm marginesów na każdą z krawędzi arkusza blachy. Musimy pamiętać, że nie każdy arkusz jest idealnym prostokątem i umieszczenie rozwinięcia „na styk” może się skończyć nierównymi krawędziami wyciętego detalu.
Rys. 6 Błędnie wykonana operacja Wytnij – powstanie dodatkowej krawędzi w rozwinięciu
W programach służących do projektowania 3D niemal każdą operację można wykonać na kilka sposobów. Warto wybierać najprostszą metodę, która w przyszłości umożliwi szybką edycję. Przykładowo, w konstrukcjach blachowych stosujemy przeznaczone do tego narzędzie Wytnij zamiast Ekstruzji ujemnej z modelowania zwykłych komponentów.
Wycięcia w blachach oraz otwory powinny być zawsze wykonywane prostopadle do powierzchni kołnierza. Rysunek 6 przedstawia błędnie wykonaną operację wycięcia, która powoduje powstanie dodatkowej linii w rozwinięciu blachy. W konsekwencji, przy zapisie np. do pliku *.dxf pojawia się dodatkowa krawędź, która może zostać zinterpretowana przez maszynę wycinającą jako krawędź wycinania. Na rysunku 7 pokazano właśnie taką niepożądaną krawędź.
Rys. 7 Niepożądana krawędź w rozwinięciu blachy powstała na skutek wykonania nieprostopadłej do obu płaszczyzn operacji Wytnij