Введение к работе
Акуальность работы: Буркая интернационализация ринка и усиление конкуренции в глобальной мировой гчономике требует существенно сократить время на производство и уменьшить стоимость конечного продукта. Однако традиционные методы обработки материалов, например,механическая обработка(точение.фрезерование, строгание, шлифование) обработка давле..иеи литье и т.д. не удовлетворяют вышеуказанному требованию.
В конце ЗО-ыд годов появились и нашли томмерческое применение новые производственные процессы со способностью быстрого формирования объемных изделий с помощью базы данных CAD методом послойного наращивания. Эти процессы получили общее название RFM(Rapid prototyping/parts manufacturing). Технология послойного наращивания позволяет удовлетворить потребности различных стадий производства, что способствует уменьшению затрат времени на эти процессы и существенно снижает стоимость конечного продукта(на 50% или больше).
В настоящее время применение техники лазерной обработки является важнейшей., ступенью технологии послойного каращивания. Согласно статистике Wonlers assoiation в США существующее лазерное оборудование RPM занимает 83% от всех видов оборудования RPM в мире до июля 1395 года(см. гл.5). Однако, следует отметить, что в то же время, технологи.. RPM еще делает первые шаги и далеко не до конца изучена.
Обобщив вышеуказанные обстоятельства можно сделать следующий вывод: постановка темы диссертации "Лазерное формирование объемных моделей методом послойного наращивания" представляется очень актуальной.
Сущность лазерного формирования объемных изделий методом послойного наращивания заключается в представлении трехмерной компьютерной модели в виде двухмерых ппоских слоев с послойным наращиванием в третей измерении. Двухмерные слои изготавливаются в результате воздействия лазерного излучения на материал слоя, при чем лтаерный пучок управляется компьютером, в котором заранее заложена.информация, о конфигурации слоев. Материалами объемной модели могут быть металлические или неметаллические, листы, порошки или жидкие (вязкие) олигомеров.
Цель работы: 1)Разработка и создание экспериментальной установки на принципе технологии лазерного Формирования объемных моделейметодом послойного наращивания (Laminated Object Manufacturin-LOM). 2)Технологическое исследование трехмерного синтеза на установке L0M. 3)Теорестическое исследование проблемы оптимизации системы L0M. 4)Исследование применения и перспективы лазерного формирования объектах моделей.
Методы исследования: Вышеуказанные цели диссертации быть достигнуты с помощью следующих методов:
1)Анализ и обобщек'е существующих основных литературных данных и соединения с собственным экспериментальным опытом для разработки и создания экспериментальной установки.
2) Использование теллофизической теории лазерной резки
для технологического исследования двухмерного изготовления
слоев мололи.
3) Экспериментальное исследование, основных .процессов
технологии изготовления.
4)Использование основных законов геометрической оптики и механики, например, инварианта Лаграчка и теории кинематики двухкоординатного криволинейного движения для оптимизации сканирующей система лазерного пучка.
5)Анализ литературных данных для обобщенного исследования применения и перспектива технологии лазерного формирования объемных моделей.
Научная новизна диссертации:
Разработана экспериментальная установка, основанная на принципе работы L0M;
Проведены расчеты температуры в зоне лазерной обработки для режима резки бумаги и распределения мощности излучения в фокальной плоскости объектива,
Разработана методика определения скрытой теплоты разрувения и найдены ее значения для некоторых материалов.
Экспериментально исследэзана технология трехмерного-синтеза объемных моделей и зависимость илрины реза от скорости сканирования,
Проведена оптимизация сканирусаих систем лазерного Формирования объемных моделей
Основные результата, Бы.-сс;:мь:е на зэдггу:
Классификация в соответствии с принципом изготовления двухмеоных слоев. По этому принципу методы RPM разделяются' на гистохимические, фотофизические и нелазерные.
Осаис- принципы построения и схема конструкции установки для лазерного формирования объемных моделей из бумаги методом послойного наращивания.
Экспериментальные результаты и расчеты технологических пооцессов лазерного трехмерного синтеза объектов на установке L0H.
Принципы и методы оптимизации оптииеской системы и механизма сканирования.
Практическая ценность работы:
- Дан подробный анализ и обобщение современного состояния
метода быстрого изготовления объемных моделей(RPM) в мире,его
возможные применении и перспективы.
- Приведены общие принципы построения и оптимизации лазерной установки для быстрого изготовления объемных моделей (RPM), что существенно для дальнейшего проектирования и усовериенст-вования установки технологии RPM.
Реализация в промышленности:
Разработана и изготовлена Лазерная установка для быстрого формирования объемных моделей методом поело?., юго наращивания ( в соответствии с договором о взаимном сотрудничестве между СПИТМО и институтами ЦКИИМ и БНЖГРАНСМАШ).
В настоящее время установка находится в эксплуатации на опытном производстве ЦНИИМ.
Апробация работы:
Результаты работы обсуждались на научном семинаре кафедры лазерных технологий и экологического приборостроения, докладывались и обсуждались на Международной конференции "'текло, оптика, лазер", ноябри 1995г, Санкт-нетербург; на Международной конференции "Laser as a tools for manufacturing, symposium Photonics west-96", февргіь 96 San-Jose, USA; . на 8th International conference Laser Applications Engineering (St.Petersburg) 3-5,07,1996; на "Photonics' china ' 96", -International symposium on Laser, Optoelectronics and Micro-photonics (November 1996, Beijing).
Публикации: По теме диссертации опубликовано две печатных
работы.
Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, пяти глав и списка литературы. Содержит 170 страниц машинописного текста, включая 33 рисунка. 11 таблиц и 2 фотографии.
