Modelářská svěrka

SPŠ Tachov
Žáci si sami zkusí navrhnout, vymodelovat a vytisknout modelářskou svěrku s funkčními závity.
Medium
Medium-term
15+ yrs
Verified by Prusa Team
Suitable printers: Prusa MINI / MINI+Prusa MK3/S/S+
0
4
0
239
updated January 2, 2022

Summary

PDF
Žáci si sami zkusí navrhnout, vymodelovat a vytisknout modelářskou svěrku s funkčními závity.

The focus of the target group

Studenti technických oborů.

Výrobou produktu modelářská svěrka žáci prokáží znalosti z předmětu Konstruování pomocí počítače, mechanika, stavba a provoz strojů, strojírenská technologie, praxe. Projekt je realizován se žáky střední průmyslové školy, je k zvládnutí i žáky ZŠ Kroužku strojírenských dovedností. 

Necessary knowledge and skills

Žáci by měli být středně pokročilí v programu Autodesk Inventor (Autodesk Tinkercad, Solid Edge, Catia) . Samostatně skicovat včetně vazeb a kótování. Žáci se učí pracovat v programu Prusaslicer, ovládat 3D tiskárnu.

Project objectives

Výukový cíl projektu 

Svěrka bude navržena a modelovaná v CAD programu Autodesk INVENTOR (Autodesk Tinkercad, Solid Edge, CATIA, CATIA CAM). Jednotlivé komponenty budou navrženy v části programu SKICA a MODEL. Kontrola mechanismu bude zajištěna v části programu SESTAVA. V části programu VÝKRES bude zhotovena výkresová dokumentace jak pro jednotlivé modely tak pro celou sestavu. Výkresová dokumentace je určena pro komunikaci mezi našimi žáky a učiteli. Po vzájemném vyjasnění technické stránky projektu bude provedeno zaškolení jak žáků, tak učitelů ohledně ovládání 3D TISKÁRNY. Bude vysvětlen princip, ovládání a účel. Technologie 3D tisku bude začleněna do technologického tématu RAPID PROTOTYPING, aditivní technologie, technologie FFF. Bude vysvětlen pojem STL, G kódy, SD karta apod.. Žáci budou tisknout jednotlivé komponenty. Po vytištění se jednotlivé komponenty sestaví. Jako „výzkumné téma“ bude tisk závitů. Podaří se nám vytisknout závity z programu Autodesk INVENTOR? Nebudeme muset použít SOLID EDGE či CATII? Nebo je to úplně jedno? Žáci budou zkoušet a prověřovat. V případě neúspěchu s 3D tiskem budou závity vyrobeny pod odborným dohledem na zámečnické dílně. Bude stanoven technologický postup pro výrobu závitů do materiálu PLA. Úspěch by byl, kdybychom použili CNC stroj a v předmětu mechanika provedli výpočty sil. Práce budou dokumentovány fotografiemi a videi. Informace budou uloženy na webové stránky a FACEBOOK školy.

Kompetence 

Projekt rozvine znalosti o 3D modelování v CAD programech, práci se softwarem PrusaSlicer, výrobě závitů, práci s 3D tiskárnou.

Hmatatelný výsledek projektu 

Žáci získají pomůcku pro Technickou olympiádu Plzeňského kraje – Modelářskou svěrku (upínku), naučí se modelovat ve 3D, používat PrusaSlicer a tisknout na 3D tiskárně.

Required equipment

Hardware, software, nástroje, součástky

3D tiskárna Průša, SD karta, běžné vybavení IT učebny, běžné nástroje v dílně. Barva stříbrná, lepidlo Lukopren 1522, postačí však i jiný běžný silikon pro výrobu forem. Software Autodesk Inventor, Autodesk Tinkercad, Solid Edge, Catia.

3D modeling

Project time schedule

Celkem 6h+ 18h+ 12,5h = 36,5 h

Čas nutný k přípravě 

6 h

Celkový čas strávený prací na projektu

18 h, rozfázováný časový odhad (modelování 6 h; sestava 6h; dodatečné úpravy po tisku, montáž 6h.) 

Orientační čas tisku

Při 100% rozměrech, infillu 20% a 0,2mm výšce vrstvy, výplň 90%. Svěrka horní: 3h 34m. Svěrka dolní: 3h 34m. Tyč: 2h 26 m  Tyč2: 1h 45m. Součást 1:  46m.  Součást 2: 15 m. Celkem 12h 30m.

Workflow

1. Úvod do hodiny:

Seznámení žáků s cílem projektu a s programem Autodesk Invertor, Autodesk Tinkercad, Solid Edge, Catia   s programem PrusaSlicer a s 3D tiskárnou Průša.

2. Cíle projektu:

Vytvoření modelářské svěrky s funkčním závitem, rozšíření vědomostí a zkušeností s 3D tiskárnou, s programem PrusaSlicer a s programy pro 3D modelování (Autodesk Inventor, Autodesk Tinkercad, Solid Edge a Catia)

3. Představení úkolu:

Každý žák vytvoří nákres součásti, vytvoří model, převede do formátu STL a vloží do PrusaSliceru, zde vytvoří .gcode (seznam úkonů pro tiskárnu).

4. Diskuze a příprava na samostatnou práci:

Každý žák bude mít čas na prostudování a případné dotazy. Případně vzniklé problémy prodiskutuje se zbytkem třídy.

5. 3D modelování - postup:

Každý žák vymodeluje svou součást, převede ji do formátu STL. Poté ji vloží do PrusaSliceru, zde součást umístí do vhodné polohy pro tisknutí (závit netiskneme ve vodorovné poloze). Z PrusaSliceru exportuje součást do .gcode a nahraje na SD kartu, kterou následně vloží do tiskárny a zahájí tisk.

6. Tisk:

Žáci se seznámí s pojmy pro 3D tisk. Používá se technologie FFF/FDM (Fused Filament Fabrication/ Fused Deposition Modeling).Tyto dvě zkratky znamenají v podstatě to stejné, pouze s tím rozdílem, že FDM je registrovaná ochranná značka společnosti Stratasys a tedy ji ostatní výrobci FDM tiskáren nemohou používat. Jedná se o nanášení roztaveného materiálu v tenké vrstvě. Dva stavební materiály – modelovací a podpůrný. Tloušťka vrstvy cca 0,25 mm. Vzniká minimální odpad. Nevýhodou je velká tloušťka vrstvy a nerovný povrch vodorovné vrstvy. Tato technologie je nejčastěji spojována s tiskárnami Reprap. 3D model se před samotným vytištěním „nařeže“ na jednotlivé vrstvy pomocí programu „slicer“. Každá vrstva je vytvořena roztaveným plastovým vláknem (filamentem). Detailnost a rychlost tisku je dána především výškou vrstvy (ta se nastaví ve sliceru) a průměrem trysky. Tisková hlava se pohybuje v  osách X a Z a dávkuje roztavený filament. Podložka se pohybuje po ose Y. Horký filament velice rychle chladne (je ochlazován ventilátorem) a mění se v pevnou hmotu.

Žáci si tiskárnu nastaví sami podle instrukcí, aby nedošlo k jejímu poškození. Při tisku se nedotýkají hlavice tiskárny, je totiž zahřátá a hrozí poranění.

Instrukce pro tisk: Zapneme tiskárnu, vložíme SD kartu do tiskárny, poté se nám objeví nabídka souborů na SD kartě, vybereme soubor, který chceme tisknout a zahájíme tisk. Po vytištění vyjmeme z tiskárny podložku a vytištěnou součást z ní sundáme.

Žáci nastaví stažený model v programu PrusaSlicer a základní parametry 3D tisku. Print Settings: „0,20 mm QUALITY“. Filament: „Prusament PLA“. Printer: “ Original Prusa i3 MK3S“. Supports: „None“. Infill „15%“. Vytvoří .gcode (soubor konkrétních instrukcí pro tiskárnu. Exportují .gcode, pojmenují a uloží na SD kartu. Připraví si hladkou tiskovou podložku a odmastí. Vloží do tiskárny filament. Vloží do tiskárny SD kartu a v jejím menu zvolí „Tisk z SD“, potvrdí stisknutím tlačítka. Zvolí příslušný soubor .gcode. Sledují nahřívání  podložky, trysky a kalibraci, která proběhne automaticky. Žáci sledují technologii FFF, pohyby podložky, tiskové hlavy, sledují posun filamentů pomocí motorů a řemenů, chlazení pomocí ventilátorů. 

Po vytištění všech komponentů žáci modelářskou svěrku sestaví.

7. Závěrečné shrnutí a diskuze:

Zhodnotí se práce se žáky, co se naučili a rozeberou se vzniklé problémy a proběhne diskuse.

 

Přílohy:

  1. Výkresy v PDF 6 x
  2. Modely v programu Autodesk Inventor 6x
  3. Formáty STL 6x
  4. Formáty G kode 6x
  5. Foto 20 x
  6. Dokument Výstřižky z programu PrůšaSlicer

Authors

Tomáš Svoboda, Mykhailo Boychuk, Jan Gális, Daniel Jamriška a žáci 1. a 2. ročníku.

Model origin

The author hasn't provided the model origin yet.

License