Optimalizovaná soustava zařízení k výrobě dutin forem tvarově specifických dílců
Oblast techniky
Technické řešení se týká optimalizované soustavy zařízení k výrobě dutin forem tvarově specifických dílců, jako jsou např. kostní náhrady a implantáty.
Dosavadní stav techniky
V současné době se negativní model pro výrobu dutiny formy technologií galvanoplastiky nejdříve modeluje na počítači s využitím počítačových 3D softwarů. Poté je pomocí CAM softwarů připraven obráběcí program a následuje výroba negativního modelu dutiny formy na CNC obráběcím centru. Tento model pak souží k výrobě formy - např. na zařízení pro galvanoplastiku. Nedostatkem tohoto postupu je poměrně vysoká autonomita jednotlivých zařízení a s tím spojené nároky na jejich obsluhu především z časového hlediska. Časově náročná je hlavně výroba negativního modelu dutiny formy na CNC obráběcím centru. Z hlediska kompatibility je také problematický vstup dat 3D skenování, rentgenového nebo tomografického zpracování, především při zhotovení forem tvarově specifických dílců, jako jsou např. kostní náhrady a implantáty.
Podstata řešení
K odstranění výše uvedených nedostatků přispívá do značné míry optimalizovaná soustava zařízení k výrobě dutin forem tvarově specifických dílců, jako jsou např. kostní náhrady a implantáty. Tato soustava obsahuje vstupní zařízení pro vstup dat digitálního 3D modelu daného dílce, s ním propojený softwarový modul k zaformování tohoto digitálního modelu a připojené zařízení 3D tisku, rapid prototyping, reálného negativního modelu tvarových desek formy rozdělených dělicí rovinou. Součástí soustavy zařízení je dále navazující subsystém zařízení pro galvanoplastiku skořepiny tvarové dutiny a finalizaci formy. Vstupním digitálním 3D modelem může být s výhodou produkt 3D skenování, rentgenového nebo tomografického zpracování.
Hlavním přínosem optimalizované soustavy zařízení je urychlení výroba dutin forem tvarově specifických dílců a snížení nákladů na výrobu takových forem.
Přehled obrázku
K bližšímu objasnění podstaty technického řešení přispívá přiložený výkres, kde na obr. 1 je znázorněno blokové schéma optimalizované soustavy zařízení k výrobě dutin forem v příkladném provedení.
Příklad provedení
Optimalizovaná soustava zařízení k výrobě dutin forem tvarově specifických dílců - v příkladném provedení kostních náhrad a implantátů - obsahuje vstupní zařízení I pro vstup dat digitálního 3D modelu daného dílce, jímž může být přímo produkt 3D skenování, rentgenového nebo tomografického zpracování. Se vstupním zařízením je propojen softwarový modul 2 k zaformování tohoto digitálního modelu a připojené zařízení 3D tisku 3, rapid prototyping, reálného negativního modelu tvarových desek A formy rozdělených dělicí rovinou. Dále navazuje subsystém zařízení pro galvanoplastiku 4 skořepiny B tvarové dutiny a finalizaci formy C.
Vstupním zařízením 1 je PC s programem, umožňující 3D CAD modelování a taktéž převod 2D dat do 3D CAD modelu. Umí přímo zpracovávat snímky z rentgenového či tomografického měření. Do vstupního zařízení je možno taktéž použít data ze 3D skenování, tzv. mraky bodů nebo přímo digitální 3D model finálního výrobku.
Softwarový modul 2 je propojen se vstupním zařízením a umožní 3D CAD model budoucího výrobku zaformovat do výrobní formy a to včetně vtokové soustavy s následným rozdělením 3D CAD modelu dle dělicí roviny.
-1 CZ 25349 Ul
Zařízení na 3D tisk 3 je v podstatě 3D tiskárna, která umožní výrobu reálného modelu, který je rozdělený dle dělicí roviny. Vstupní data jsou ve většině případů ve formátu stl a výsledkem jsou dva reálné negativní modely tvarových desek A dutiny formy.
Zařízení galvanoplastiky 4 se skládá z pomocného zařízení na nános vodicí vrstvy na negativní modely a elektrolytické lázně. Princip galvanoplastiky spočívá v usazování kovu na příslušný model v galvanické lázni. Po skončení procesu se usazená vrstva kovu od modelu oddělí a získá se tím naprosto přesné kopie podkladového modelu. Výsledkem jsou kovové skořepiny B tvarové dutiny, které je zapotřebí usadit do finální formy.
Počítačové 3D modelování budoucího výrobku probíhá z vytvořených či naměřených dat nebo dat získaných např. reverzní inženýrskou technikou. Počítačový 3D model se rozšíří o vtokovou soustavu budoucího nástroje a podle zaformování v nástroji se zvolí dělicí rovina. Dělicí rovina rozdělí zpravidla vymodelovaný výrobek s vtokovou soustavou na dvě poloviny. Obě dvě počítačově vymodelované poloviny se převedou do správného formátu a pošlou na 3D tisk. Tímto způsobem vznikne reálný negativ tvarových desek, které poslouží pro následné elektrolytické pokovování. Galvanoplastický nános kovu vytvoří na reálném negativním modelu vrstvu kovu neboli kovovou skořepinu. Poté následuje odstranění reálného negativního modelu a výsledkem je tvarová dutina formy nebo její část, která se zabuduje do výrobního nástroje nebo tvoří rovnou finální výrobní nástroj.