Výroba modelu F1 v MCAE Systems Kuřim

Výroba modelu F1 v partnerské firmě MCAE Systems

našeho soutěžního týmu „3D Helix“

S výrobou modelu formule do soutěže „F1 ve školách“  nám pomohla firma MCAE Systems, kterou jsme oslovili na prezentační akci loni na podzim (viz odkaz „Seminář 3D Design“ v horním menu na internetových stránkách týmu 3D Helix). Koncem ledna jsme se připomněli s naší žádostí o výrobu modelu formule. Nejprve jsme zaslali dvě varianty modelu v několika datových formátech, aby byl přenos dat bezproblémový. Podle kapacitních možností firmy MCAE Systems jsme se dohodli na konkrétním modelu, který vyrobí.

Příprava modelu pro obrábění proběhla v CAD/CAM software Tebis, do kterého byly postupně načteny všechny zaslané modely v různých formátech. Nakonec nejlépe vyhovoval model ve formátu STEP. Nejprve krátce představíme software Tebis a potom budeme pokračovat přípravou obrábění a vlastním obráběním.

CAD/CAM software Tebis není u nás příliš známý, ale nabízí široké možnosti uplatnění. Je vyvíjen v Německu a nejvíce je používán v automobilovém průmyslu, např. při výrobě nástrojů pro lisování karosářských dílů nebo forem pro odlévání dílů motorů. Jak jsme se dozvěděli, je schopen obrábět nejen malé díly (např. naše formule), ale i hodně velké součástí (např. nohu podvozku největšího dopravního letadla). Prostě je to ten nejlepší CAM systém pro naše „raketové"vozidlo.

Specialisté firmy MCAE Systems nám tento software ukázali. Je navržen modulárně, takže může být uživateli poskládán podle jeho potřeb. Jednou z  jeho předností je obrábění nativních dat, což znamená, že obrábí podle skutečných CAD ploch nebo dle kombinace CAD modelu s STL modelem. Tento STL model je možné získat například digitalizací skutečného tvaru.

Tebis má moduly, jak pro modelování, tak i mnoho modulů pro obrábění a to nejčastěji frézováním. Co se týká modelování, je v software Tebis možné kromě běžných ploch konstruovat elektrody, používat moduly pro Reverse Engineering nebo zpracovávat digitalizovaná data. Pro všechny tyto druhy prací Tebis používá velice efektivní a rychlé funkce. Nejinak je tomu i u obrábění. Uživatelé Tebisu mají k dispozici moduly pro 2.5D frézování a vrtání, 3+2 indexované frézování a 5 osé souvislé frézování. Dále jej mohou využívat pro řezání laserem nebo vodním paprskem či 5 osý ořez. K dispozici je také modul pro drátové řezání. V prezentaci nás zaujal simulátor, ve kterém lze nejen zkontrolovat již naprogramované dráhy na kolize celého stroje, ale také jej využít již v přípravné fázi – při plánování obrábění. Dopředu tím zjistíme, jak dlouhé nástroje budeme potřebovat, jak upnout obrobek na stole obráběcího centra, zda se obrobek vejde do pracovního prostoru zvoleného stroje, nebo jak vytočit nástroj, aby bylo možné obrobit vybranou část bez kolize hlavy stroje s obrobkem.

Vlastní přípravě obrábění naší formule ve firmě MCAE Systems předcházela kontrola CAD modelu, zda neobsahuje nějaké chyby, které mohou ovlivnit obrábění. Několik takových problematických oblastí se objevilo, ale naštěstí je bylo možné opravit v modeláři Tebisu. Po opravě modelu se přešlo k obrábění. Nejprve byl model formule vyhrubován zespodu, aby se otevřely kapsy s podběhy pro kola. Tento postup byl zvolen proto, aby bylo možné použít speciální upínací přípravek, který umožnil bezproblémové upínání a obrobení ze všech potřebných stran. Zvláštností tohoto přípravku je, že byl vyroben na 3D tiskárně technologií Rapid Prototyping (rychlá výroba dílů), a to rovněž ve firmě MCAE Systems. Po upnutí do přípravku začalo obrábění z jednoho boku, pak z druhého a nakonec seshora. Každý bok byl nejprve vyhrubován z dodaného balzového polotovaru. Poté byly zvoleny operace pro dokončování. Nakonec byly shora opět použity strategie pro dokončování, zejména pro perfektní napojení obou boků. Obrázky ukazují některé fáze výroby a také hotový tvar.

Návštěva ve firmě MCAE Systems v Kuřimi byla velmi zajímavá, protože jsme mohli sledovat vlastní obrábění na nástrojařské frézce. Jak jsme procházeli dílnou, všimli jsme si také průmyslového robota s frézovacím vřetenem.

Po našem testování 21. 2. na ISŠA Brno byly navrženy další dílčí úpravy tvaru formule. Upravený tvar jsme opět předali k obrobení firmě MCAE Systems včetně nových polotovarů, ze kterých bude potřeba vyrobit formule nové. Po krátké době jsme je také převzali a s výsledkem můžeme být velmi spokojeni.  Kdy jsme ověřili společně i s druhou variantou navrženého soutěžního modelu F1 na SPŠ Kolín 3. 4. v rámci posledního předsoutěžního testovacího a zároveň Velikonočního víkendu.

Modely našich formulí pro soutěž jsou osazeny speciálními koly vyrobenými pomocí 3D tisku na školní 3D tiskárně, kterou nám před dva a půl rokem dodávala právě firma MCAE Systems. Jinou technologií bychom tato kola, korespondující a inspirovaná názvem týmu by byla stěží vyrobitelná. Takto vyrobená kola z plastu ABS zároveň zajišťují odpružení a jsou zajímavým doplňujícím prvkem  obou modelů F1.

Poděkování  našeho týmu patří zejména pracovníkům firmy MCAE Systems panu Tkadlčíkovi a panu Stejskalovi, ale také vedení firmy a dalším pracovníkům, kteří nám ochotně ukázali další technologie používané firmou – 3D scanování, vakuové lití a výroba forem pro toto lití atd. a specialisté na 3D tisk nám také pomohli odhalit záhadu, kdy nám školní 3D tiskárna zaslepila otvory v nábojích kol, kdy se ukázalo, že na naše speciální kola nestačil software používaný pro přípravu řídícího souboru k ovládání hlavic tiskárny s modelovacím a podpůrným materiálem a dali nám k dispozici instalaci nejnovější  verze programu, kdy jsme po instalaci nové verze na škole ověřili, že nyní již tento problém pro naše kola nenastane.