Мениджмънт

Ресурсоспестяващи технологии и бързо прототипиране – мост между образование, наука и промишленост

CIO Media

д-р инж. Александър Иванов
- катедра ТММРМ, Русенски университет

Съвременните технологии за проектиране и производство на различни изделия, машини и съоръжения се развиват бързо и стремително. Този факт е резултат от стремежа да се създават нови, високо качествени, функционални и безопасни продукти, които само до преди 15 години е бе невъзможно дори да бъдат проектирани.

Заедно с развитието на технологиите се наблюдава и стабилна тенденция за постоянно покачване на цените на материалите и енергоресурсите при намаляване на сроковете за изпълнение на проектите. Причините за тези тенденции са комплексни и зависят от много фактори. Една от предпоставките поддържащи тенденцията за повишаване на цените е повишеното търсене в световен мащаб. През последните 10 години ускорени процеси на глобализация все повече се наблюдават и в държави като Китай, Индия, Бразилия и Русия. Тези 4 държави включват близо 42% от населението на света и представляват пазари с огромни потребности. Генерираното от тях търсене на всякакви продукти и изделия, за промишлеността, бита, транспорта, медицината и т.н., е колосално. Нарастналото търсене води до ускоряване развитието на глобалната икономика, което е възможно само ако се осигурява постоянен висок темп на развитие на технологиите за проектиране и производство, и се задоволяват нарастващите потребности от суровинно-енергийни ресурси.

От друга страна куренцията в глобален мащаб води до постоянен стремеж за намаляване себестойността на предлаганите услуги. Икономичното използване на материалните ресурси е една от основните предпоставки за повишаване ефективността на производството, като намаляването на относителните разходи за суровини и материали обикновено се съпровожда от внедряването на иновативни технологии и решения.

Всичко изброено до тук поставя на дневен ред стремежът към развитие и използване на ресурсоспестяващите технологии.

В отговор на изброените тенденции

в Русенски университет “Ангел Кънчев” бе открита лабораторията по Ресурсоспестяващи технологии и бързо прототипиране. Част от нейното предназначение е да предостави възможност на бизнеса да се възползва от най-съвременните тенденции в ресурсоспестяващите технологии, проектирането, производството и бързото прототипиране.

Лабораторията разполага с екип от висококвалифицирани специалисти, ноу-хау, множество иновативни решения и голям набор съвременно цифрово технологично оборудване. Основната й цел е осъществяване на активна връзка между образованието, науката и практиката. Ръководител на екипа и основен двигател при създаването, развитието и работата на лабораторията е проф. д.т.н. инж. Велико Иванов.

Екипът на лабораторията се състои от специалисти в областта на инструменталното производство, рязането на материалите, технология на машиностроенето, CAD/CAM системите и др.

Основни направления от дейността

на лабораторията по Ресурсоспестяващи технологии и бързо прототипиране са:

  • Технологии, машини и системи за обработка чрез пластично деформиране;
  • Теория на профилиране на сложни инструментални повърхнини;
  • Инструментално осигуряване на машиностроителното производство;
  • Проектиране на високоефективни-ресурсоспестяващи технологии, съоръжения и режещи инструменти за формообразуване на сложни повърхнини в машиностроенето;
  • Проектиране на високоефективни-ресурсоспестяващи технологии, съоръжения и валцоващи инструменти за формообразуване на ротационни, винтови и други сложни повърхнини, в това число резби, червяци, шлици, зъбни колела и др;
  • Бързо прототипиране;
  • Провеждане на експертна и консултантска дейност.

В целия спектър от дейности и множество проекти, в които лабораторията участва, е широко застъпено използването на модерните компютърни технологии, съвременните CAD/CAM системи и специализирани програмни продукти за математически, и статистически изследвания.

Някои от ресурсоспестяващите технологии - в областта на машиностроенето, формообразуващи винтови, ротационни и профилни повърхнини чрез валцоване, имат огромна производителност и осигуряват висока точност, гладкост и износоустойчивост на валцованите изделия. Това е единствената технология позволяваща формообразуването на квадратно-винтови назъбени повърхнини.

Един интересен проект, с който екипът на лабораторията се занимава през последните месеци, е “Разработване на нов метод и съоръжение за брикетиране на растителни отпадъчни материали”. За разработката са подадени заявки за патент.

Ресурсоспестяващите технологии

отбелязват напредък, както в развитието на методите за проектиране на изделия, така и на методите за тяхното изработване. Тенденциите в световен мащаб са насочени към все по-силно скъсяване на сроковете между появата на дадена идея и представянето й на световния пазар. Всичко това е невъзможно да бъде реализирано без използване на най-модерни технологии, чрез които бързо да се създава прототип на идейния проект. В тази връзка е избрано и мотото на лабораторията: “От идеята до прототипа – бързо и лесно!”.

Модерните технологии са достигнали до ниво, което позволява на специалистите работещи върху идейния проект да създават прототипи на разработените от тях изделия без да се налага да излизат от работния си кабинет. При това, прототипите на изделията се изработват от висококачествени, съвременни и безопасни за околната среда материали, посредством технологии предоставящи дори дори възможност да се следи процесът на тяхното изграждане.

Русенски университет “Ангел Кънчев” е единственото висше учебно заведение в България, което има собствена бързо прототипираща машина. В лаборатория по Ресурсоспестяващи технологии и бързо прототипиране към университета не само се обучават студенти, но и се предоставя възможност на всички желаещи фирми да се възползват от предимствата на Rapid Prototyping.

Лабораторията притежава триизмерен принтер “Dimension 3D Printer - BST 768” на американската фирма Dimension Inc. Тази машина, създава прототипи от висококачествена, нетоксична, техническа пластмаса (ABS), използвайки патентованата технология на метода “Fused Deposition Modeling” (FDM) – моделиране посредством послойно нанасяне на стопен материал. Технологията позволява да се използват пластмаси и други материали за изработка на здрави, устойчиви и напълно функционални модели.

Системата BST 768 притежава работен обем 203 mm x 203 mm x 305 mm и позволява да се изработват евтини модели с висока точност (до 0,25mm). Може да се избира материал с различен цвят - бял, син, жълт, черен, червен и зелен.

Лабораторията предлага както изработване на прототипи, така и цялостно разработване на необходимите 3D модели.

Предимствата

от използването на бързото прототипиране са неоспорими:

  • Бърза реализация на идейния проект като готово изделие;
  • Кратки срокове за разработване - по-малки разходи;
  • По-добро оползотворяване на скъпоплатените дизайнерски услуги;
  • По-добро представяне на дизайнерските цели;
  • По-ранно утвърждаване на дизайнерската концепция;
  • Изработване на сложни повърхнинни модели;
  • Съвместна работа на инженерните и дизайнерските екипи;
  • Тестване на експлоатационните характеристики и корекция на грешките още на етап дизайнерско проектиране;
  • Проверка функционалността на разработваните изделия преди да е разработена инструменталната екипировка.

Бързото прототипиране намира широко приложение във всички сфери на икономика - в машиностроенето, в автомобилостроенето, в авиацията, при изпитания на нови видове изделия, при производството на детски играчки, в биохимията, в медицината, в топографията, в архитектурата, в бижутерията и т.н.

Допълнителен технологичен арсенал

Лабораторията притежава и триизмерен лазерен скенер на американската фирма NextEngine Inc., който позволява сканиране с висока точност както на пълната гама от цветове, така и на формата, и размерите на сканирания обект. С NextEngine 3D Scanner могат да бъдат сканирани както обекти с груба повърхност и висока грапавост, така и обекти с висока гладкост и отражателни повърхнини, без от това да се влияят точността на снеманите размери и формата на сканираните повърхнини.

Данните на сканирания обект могат директно да се прехвърлят за допълнителна обработка в CAD системата SolidWorks, без да се излиза от средата на управляващия софтуер.

Могат да се сканират обекти с различни размери, като практически не съществува горна граница на размера на обекта. Точността на сканираните размери е от порядъка на 0,1 mm.

След сканиране, новополучените 3D модели могат директно да се изработят чрез бързо прототипиращата машина. За съжаление триизмерното сканиране с висока точност на формата, размерите и цветовете на изделията, не би могло да се нарече “автоматизиран реинженеринг”, но е голяма стъпка напред в тази насока.


От теория към практика

Една от задачите на лабораторията е приобщаване на активните и изявени студенти, дипломанти и докторанти, към научно изследователската дейност на екипа и участие в работа по различни проекти. В лабораторията се дава възможност на бъдещите специалисти да се обучават и работят с високо технологичната цифрова техника. Едно от изискванията към разработваните в лабораторията дипломни проекти е конструктивната документация да бъде изцяло реализирана с CAD системата SolidWorks. За докторантите, дипломантите и изявените студенти, обучавани в лабораторията, се провеждат ежеседмични курсове, за начинаещи и напреднали, за работата с CAD системата SolidWorks. Осигурена е компютърна и мултимедийна техника, с чиято помощ се провежда както обучението за работа с наличните CAD/CAM системи, така и дейностите по разработване на научно изследователските и дипломните проекти.

Наблюдава се все по нарастващ интерес сред българските и чуждестранните студенти на Русенски университет към работа в лабораторията и предлаганото от екипа допълнително обучение. Мотивът провокиращ този интерес е успешната реализация на голяма част от дипломантите и докторантите обучавани в лабораторията. Това се дължи на факта, че по време на работата в различни научноизследователски и бизнес проекти, те натрупват значителен практически опит и умения за използване на съвременните CAD/CAM системи и модерните цифрови технологии – нещо изключително важно, ценено и търсено от работодателите.

Пример за успешното сътрудничество с бизнеса,

е помощта, която лабораторията оказа при разработването на нов модел касов апарат (

Фигура 3: От идеята до прототипа


X