Konstruktionsmetoder för plastdesign, del 2
Transcription
Konstruktionsmetoder för plastdesign, del 2
CAD/CAM-SKOLAN 2005 Konstruktionsmetoder för plastdesign DEL 2 I den första artikeln tog vi upp några exempel på grundläggande tekniker för 3D-modellering. Den här gången går vi ett steg till, utan att det blir mindre realistiskt. Typiska plastmodeller kräver en blandning av enkla och mer komplexa metoder. Detta gäller speciellt konsumentprodukter och andra användningar där produktdesign spelar en allt viktigare roll. NÄR DESIGN ÄR VIKTIGT ■ Även den här gången använder vi undervattensfarkosten Sea-Doo för de praktiska exemplen. Turen har kommit till de utvändiga delarna, som alla har en jämn tjocklek. Figur 1: Handtag 34 De yttre komponenterna är skapade på ett speciellt sätt den här gången: Den utvändiga formen är skapad i ett enda stycke, vilket sedan är uppdelat. Skiljelinjerna mellan varje plastdel är definierade i den här moderkomponenten. Till exempel så måste handtagen delas, både för att hysa elektriska brytare och för att man vill spara material. Utformningen av handtagen är också huvudtema i den här artikeln. Figur 1 visar den slutliga formen på handtagen, som de sitter på huvuddelen. Vi ska se mer på hur en sådan detalj kan utformas. SKISSER Vi går in i modellen i ett stadium innan handtaget har påbörjats. Andra detaljer som huvudkropp och styrfenor är redan på plats, men allt är fortfarande massivt. De tunna väggarna ordnar vi först efter det att vårt handtag är färdigt. Flera olika tekniker kan vara aktuella för att forma handtaget, men vi presenterar inte här någon analys av hur lämpliga de olika metoderna är. Vi har valt att starta med en sweep följt av en deformation. Sweep ingår i alla 3D CAD-system, och består enkelt uttryckt av en eller flera konturer som förs längs en bana. Det går också att ändra tvärsnitt under tiden genom att använda så kallade styrkurvor. Metoden har otaliga användningsområden, allt från sladdar, rör och slangar till mycket komplicerade ytmodeller. Utgångspunkten visas i figur 2, där det finns två skisser; ett ellipsformat tvärsnitt och en bana i U-form. De två skisserna har en kombination av målsättning och andra relationer för att ge önskad form och korrekt förhållande till omgivningen. En god regel är att hålla målsättningen på ett minimum och att hellre konstruera sig fram. Det är mycket viktigt att tänka på att modellen kan ändras under tiden, så allt vi bygger måste fungera även i framtiden. SWEEP Eftersom en sweep kan användas för att skapa avancerade former, kommer själva funktionen att kunna ha en del parametrar i 3Dsystemet. Det enda man då behöver göra är att låta ellipsen följa banan på enklast möjliga sätt. Lägg märke till förhandsvisningen i figur 3, där zebraränder kan visa kontinuitet och tangensförhållande. Sammanhängande ränder i övergången mellan två ytor betyder full ytkontinu- ▲ Figur 2: Skisser HANDTAG PLASTFORUM Nr 3 2005 CAD/CAM-SKOLAN 2005 ▲ itet, medan sammanhängande böjda ränder betyder tangensövergång. Om ränderna inte möts betyder det att vi har en skarp övergång, till exempel två räta ytor som möts längs en kant. DEFORMATION Figur 3: Sweep När handtaget har lagts till behöver vi justera det för att göra greppet mer behagligt och ergonomiskt. Gripytan måste böjas lätt framåt. De många programmen på marknaden varierar mycket när det gäller möjligheterna för mer eller mindre fri deformation. Det kommer också att finnas olika behov. Ibland kan man vilja ta tag direkt i en yta och dra i den, eller kanske sträcka ut modellen som ett gummiband. Figur 4 illustrerar vårt verktyg för att göra en vridning. Man kan välja att använda talvärden eller grafisk approximering, och det sistnämnda är att föredra. Anledningen till att det under alla omständigheter läggs till parametrar, är naturligtvis att den här operationen senare måste kunna ändras. UTSTANSAD MODELL När handgreppet har fått en optimal form kan man göra en kopia till den motsatta sidan och ”gröpa ur” modellen. Ett tvärsnitt av ytterskalet med 2 mm väggtjocklek visas i figur 5. En sådan bild är ett bra inspektionsverktyg eftersom man kan dra snittytan fram och tillbaka eller rotera den. Figur 4: Deformation LÅS Figur 5: Utstansad modell Figur 7: Avtryck 36 Handtaget formades när modellen var massiv, men man kan ofta behöva bygga vidare på en del med tunna väggar. Nu ska vi visa ett exempel på en extra nyttig funktion för plastkomponenter, nämligen möjligheten att göra ett hålrum eller ett avtryck samtidigt som materialtjockleken behålls. Det främre locket hålls på plats av två kraftiga låshakar, en syns i bilden av den färdiga Sea-Doo. Vi har skapat två versioner av låset; en komplett och en förenklad version. Den enkla varianten har samma dimensioner utvändigt, men inte de materialbesparande detaljerna till det slutliga låset. Figur 6 visar båda varianterna och tanken är att ett hålrum motsvarande låshaken till höger kommer att rymma den färdiga versionen till vänster. Som bekant kan mycket hända i en utvecklingsfas, så flexibilitet prioriteras högt. Därför kommer vi Figur 6: Lås Figur 8: Färdigt avtryck alltid att skapa komponenter i en och samma modell där vi kan hoppa mellan de olika varianterna. Vid dimensionsändringar och liknande kommer då alla att automatiskt uppdateras. Ett annat argument är att det då blir mindre att hålla reda på för konstruktören. AVTRYCK Först måste låshaken placeras rätt i förhållande till var skalet ska delas, och dras in i materialet. I den här positionen, där de två delarna naturligtvis överlappar varandra, startas funktionen för att skapa ett avtryck. I det här fallet kommer vi att få ett hålrum, men avtrycket skulle också kunna ha gjort att skrovet blev deformerat. Vi behöver också lite spelrum så att låset inte fastnar, och materialtjockleken på 2 mm behålls också här. Om det behövs kan materialtjockleken runt hålrummet vara större för ökad styrka. Förhandsvisning är alltid bra, se figur 7. FÄRDIGT AVTRYCK När det förenklade låset har använts för att forma sätet sätter vi in den färdiga versionen. Resultatet efter delning av skalet ser vi i figur 8. Syftet med den här artikeln har varit att visa några av de hjälpmedel ett modernt 3D CAD-program kan erbjuda när det gäller plastdesign. Det finns många fler och i nästa artikel kommer vi bland annat att introducera metoder för att analysera i hur stor utsträckning komponenterna är lämpade för produktion. I nästa nummer: Producerbarhet, del 3 av 9 PLASTFORUM Nr 3 2005