Procedee Tehnologice Neconvenționale Folosite la Realizarea Elementelor de Protezare

1. CONSIDERAŢII GENERALE

Dintotdeauna omul a fost într-o luptă permanentă cu timpul şi performanţa. A căutat, a inventat şi a folosit din ce în ce mai mult tot ce s-a putut pentru a-şi face viaţa mai uşoară, pentru a stăpâni natura şi uneori, din păcate pentru a distruge.

Cu siguranţă o istorie a tehnologiilor ar trebui să prezinte nu numai o evoluţie a lor din punct de vedere cantitativ, ci şi mai ales, o evoluţie din punct de vedere al performanţelor sale [B10].

Încercând o clasificare a tehnologiilor cunoscute şi utilizate până la începutul anilor ’90, putem spune ca există două mari grupe:

a) tehnologii de prelucrare prin înlăturare de material, care pornesc de la o cantitate mare de material brut şi înlătura materialul în exces prin folosirea unor metode convenţionale (strunjire, frezare, rectificare, etc.), sau prin folosirea de metode neconvenţionale (electroeroziune, prelucrarea cu laser, ultrasunete, etc.)

b) tehnologii de prelucrare prin redistribuire de material, care pornesc de la o cantitate corectă de material brut pe care-l redistribuie la forma solicitată prin deformare în stare solidă (forjare, ştanţare, trefilare, extrudare, etc.), sau redistribuire în fază lichidă sau semilichidă (turnare, modelare prin injecţie, etc.).

În anii ’90 apare o a treia grupă de tehnologii, care se deosebeşte de primele două, în sensul că foloseşte un alt tip de principiu pentru materializare unor piese, tehnologii cunoscute sub numele de Prototipare Rapidă (tehnologii de fabricare rapidă a prototipurilor sau Rapid Prototyping – RP) care realizează piesa prin adăugare de material atât cât este necesar şi unde este necesar.

Termenul de „rapid prototyping” este atribuit acestor noi tehnologii care încep să crească în importanţă datorită căutărilor producătorilor de a reduce timpii de da concepţie până la desfacerea pe piaţă, precum şi costurile pentru asimilarea şi fabricarea unor noi produse.

Caracteristica tuturor acestor sisteme este abilitatea lor de a realiza modele complexe tridimensionale, plecând de la o descriere CAD, fără a mai utiliza maşini-unelte sau anumite SDV-uri.

Toate procedeele tehnologice din cadrul conceptului de Rapid Prototyping urmează aceeaşi paşi de bază şi anume:

1. realizarea modelului CAD care cuprinde o descriere completă a piesei, folosind un program şi o metodă adecvată acestor tehnologii;

2. transferarea modelului CAD spre procesorul de secţionare. Secţionarea poate fi făcută, în multe cazuri, chiar de programul CAD folosit pentru modelare. Cea mai comună metodă este aproximarea modelului cu elemente triunghiulare plane.

3. modelul triunghiularizat astfel este pregătit pentru secţionare şi construcţie. Acestea pot fi două operaţii separate sau secţionarea poate fi făcută în timpul construcţiei. Ultimul din parametrii, grosimea secţiunilor, este introdus în sistem în vederea construcţiei.

4. construcţia, ridică o serie de probleme, iar modul de soluţionare a acestora individualizează fiecare proces, astfel:

- ce material şi sub ce formă va fi folosit;

- cum va fi sprijinit modelul în timpul construcţiei lui;

- cum va fi adăugat un nou strat;

- cu va fi lipit stratul de cel precedent;

- cum se vor marca contururile pentru fiecare secţiune;

- cum se va marca aria dintre conturul exterior şi interior al unei secţiuni.

5. curăţirea şi finisarea sunt operaţii în cadrul cărora se elimină suporţii folosiţi la construcţie şi materialul în exces sau alte operaţii de prelucrare (inclusiv mecanică) prin care se urmăreşte îmbunătăţirea preciziei dimensionale şi a calităţii suprafeţelor.

Utilizarea sistemelor de fabricaţie RP a început cu folosirea lor în producţia de modele pentru dezvoltarea sau modernizarea de produse. Se poate înlocui astfel procesul de fabricare a modelelor folosind maşini şi tehnologii convenţionale, în general costisitoare şi cu productivitate scăzută, cu aceste noi tehnologii capabile să producă modele sau prototipuri cu o precizie ridicată într-un timp foarte scurt. Astăzi, ultimele generaţii de sisteme de fabricare rapidă a prototipurilor pot realiza direct piese funcţionale fie ele metalice, fie din alte materiale.

Sistemele actuale de prototipare rapidă, care la începutul anilor ’90 erau în faza de experimentare au devenit disponibile pentru utilizatori. Iniţial, aceste sisteme necesitau un personal de înaltă calificare care să înţeleagă şi să regleze un număr mare de parametrii ce caracterizează funcţionarea acestor sisteme şi tehnologii. Astăzi, mulţi din aceşti parametrii şi reglări sunt simplificaţi şi standardizaţi, făcând operarea sistemelor mai uşoară şi de către un personal cu o calificare redusă. Din punct de vedere mecanic, sistemele de prototipare rapidă sunt mult mai robuste, fiabile şi uşor de întreţinut. S-au îmbunătăţit şi se îmbunătăţesc permanent precizia dimensională, calitatea suprafeţelor precum şi viteza de depunere. Dacă în anii ’90 se puteau depune cca. 16 cm3/oră, azi s-a ajuns la viteze de depunere de 1000 cm3/oră.

2. CLASIFICAREA TEHNOLOGIILOR DE PROTOTIPARE RAPIDĂ

Există două posibilităţi de clasificare a tehnologiilor de fabricare rapidă a prototipurilor, acestea fiind prezentate în figurile 1 şi 2.

Prima clasificare se referă la procedeele de „prelucrare” sau solidificare a materiei prime, iar a doua prezintă o clasificare a metodelor de realizare a formei.

Conform celor prezentate în figura 1, materia primă utilizată de aceste tehnologii poate fi lichidă, pulbere sau solidă. Procedeele ce folosesc ca materie primă materialele în stare lichidă se pot clasifica la rândul lor în două grupe: