1.9. Полимерный бетон

Полимерный бетон получил наибольшее распространение в машиностроении. Однако и в приборостроении его перспективы являются обнадеживающими. Например, уже сегодня чрезвычайно выгодно из этого материала изготавливать остовы измерительных приборов и машин. Суть данной технологии в том, что определенные компоненты в жидком состоянии тщательно перемешиваются, и между ними происходит химическая реакция без какого-либо выделения газообразных продуктов. Это гарантирует чрезвычайную равномерность и плотность отвержденной массы.

Особую ценность эта технология представляет еще и потому, что наряду с низкой стоимостью (на порядок дешевле черных металлов и сплавов) полимерный бетон обладает прочностью и твердостью, сопоставимой с этими характеристиками для чугунов и сталей. Кроме того, у него одинаковые со сталью коэффициенты линейного и объемного теплового расширения. Особенно ценными являются его демпфирующие свойства – они в 5 раз превышают аналогичные свойства чугунов, а это для измерительных приборов и машин чрезвычайно важно.

Полимерный бетон позволяет предельно просто осуществлять соединение и монтаж различных конструктивных элементов изделия со сколь угодно высокой точностью их взаимного расположения с последующей надежной фиксацией и закреплением без применения крепежных деталей. Для этого достаточно выставить эти конструктивные элементы с требуемой точностью в жидкой массе полимерного бетона и подождать пока он затвердеет.

Изготовление конструкций из полимерного бетона происходит путем заливки жидкой массы в соответствующую форму. Наружная поверхность изделия по точности и шероховатости будет соответствовать аналогичным параметрам формы, а свободная поверхность будет идеально плоской и гладкой. Это дает возможность изготавливать изделия из полимерного бетона без дальнейшей механической обработки. При необходимости их можно лишь покрасить.

Самым сложным в данной технологии является необходимость очень тщательного и быстрого перемешивания компонентов. Именно для этой операции запатентовано большое количество конструкций и способов.

Глава II Проектирование и изготовление – единый процесс создания изделий

2.1. Предисловие

В 1987 г. впервые удалось напрямую по компьютерным данным изготовить трехмерную модель. Модели могли принимать практически любую форму. Внутренние полости и отверстия получались без применения механической обработки. В зависимости от сложности модели ее можно было изготовить на несколько часов быстрее, чем традиционными методами. Эти модели были сравнимы с моделями, изготовленными из хрупкой пластмассы. Такие модели могли служить только для визуальной оценки их дизайна. Их использование в качестве функциональных с выводами о механических или термических нагрузках было невозможно.

Это дало возможность отказаться не только от специальных инструментов, форм и приспособлений, но и от традиционных станков. Было достаточно компьютерной программы, которая содержала 3х-мерную геометрическую информацию и машины, которая бы послойно преобразовывала эту информацию посредством фотополимеризации в геометрическую модель.

Метод получил название «Стереолитография», а машина – «Стереолитографический аппарат».

Стереолитография возглавила целый ряд «быстрых» способов построения моделей, которые стали известны под названием «Rapid Prototyping».

Эти новые методы получили огромную популярность. Зарубежная Высшая школа стала уделять огромное внимание всем граням этой технологии. Некоторые пользователи осваивали RP – технологии из стратегических соображений. Они поняли потенциал новой техники и не хотели упускать время ее повсеместного использования.

На сегодняшний день способы RP превратились из редко применяемых, технически привлекательных и экономически непривлекательных способов создания моделей в элемент, определяющий скорость в цепочке разработки и изготовления изделий.

Наряду со стереолитографией были разработаны и другие способы. Палитра материалов была увеличена, благодаря чему удалось существенно улучшить физические и технические свойства моделей. Снижающееся время производства, более высокая точность и расширяющееся внедрение в промышленность в совокупности с трехмерными CAD-установками привели к улучшению моделей и снижению их себестоимости.

Использование RP – технологий позволяет постоянно сокращать время конструирования изделий с одновременным улучшением их качества, т.к. параллельное конструированию изготовление различных моделей выявляет практически все ошибки в размерах и форме сопрягаемых элементов конструкции. Т.е. проблемы сборки отпадают уже на стадии проектирования.

Время разработки изделия существенно сокращается.

Следующие технологии освоили металлические материалы и минимально возможные серии. Цель – изготовление деталей из материалов со свойствами, похожими по механико-технологическим свойствам на материалы будущих серийных изделий для многих не металлических материалов была достигнута.

Чтобы выдержать конкуренцию, RP – технологии в комплексе с CAD – системами должны обеспечить следующее:

- при минимальных затратах времени получить трехмерное представление объекта;

- сократить процесс конструирования изделия и улучшить его качество;

- исключить ошибки в размерах, форме и взаимном расположении сопрягаемых поверхностей до сборки изделия.

Одновременно снижаются расходы на усовершенствование продукции.

Время от возникновения идеи до выхода изделия на рынок резко сокращается. Кроме того, поступающее на рынок изделие имеет гарантированно высокое качество, маркетинг которого может идти параллельно с его созданием. Демонстрационные модели или, в зависимости от изделия, функциональные модели позволяют изготавливать каталоги, проводить презентации и демонстрации на выставках, получать разрешения на изготовление изделия параллельно с его конструированием.