title: Δυνατότητες προσθετικής κατασκευής και εφαρμογή μέσω του συστήματος Siemens NX
title: Additive manufacturing capabilities and application through Siemens NX system
Creators: name: Ξανθης Ιωαννης
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2021

description: Η προσθετική κατασκευή (Additive Manufacturing – AM) ή τρισδιάστατη εκτύπωση (3D printing) αποτελεί ένα απ’ τα πιο σύγχρονα και ανερχόμενα πεδία στον τομέα των ψηφιακών και αυτοματοποιημένων κατασκευαστικών τεχνολογιών. Η ΑΜ προσδιορίζεται από το σύνολο των τεχνολογιών που είναι ικανές να μετατρέψουν ένα ψηφιακό τρισδιάστατο μοντέλο σε ένα φυσικό στερεό αντικείμενο. Η κατασκευή πραγματοποιείται με τη σταδιακή πρόσθεση λεπτών στρώσεων υλικού, που αποτελούν τις αντίστοιχες διατομές του μοντέλου, μέχρι να σχηματιστεί το τελικό αντικείμενο. Σε σύγκριση με ό,τι συμβαίνει στις συμβατικές κατασκευαστικές διεργασίες, ο στρωματικός προσθετικός χαρακτήρας της ΑΜ οδηγεί σε μοναδικές δυνατότητες όσον αφορά τα χαρακτηριστικά των κατασκευαζόμενων κομματιών. Γι’ αυτό και τα συστήματα ΑΜ εξελίσσονται συνεχώς προκειμένου οι δυνατότητες αυτές να αξιοποιηθούν όσο το δυνατόν περισσότερο. Βέβαια, για την αξιοποίηση των δυνατοτήτων των τεχνολογιών ΑΜ απαιτούνται και τα κατάλληλα εργαλεία λογισμικού. Τα ψηφιακά μοντέλα συνήθως δημιουργούνται σε ένα σύστημα CAD στερεάς μοντελοποίησης. Ο συνήθης τρόπος περιγραφής/αναπαράστασης των δεδομένων του ψηφιακού μοντέλου είναι μέσω ενός αρχείου STL, το οποίο μεταφέρεται στο λογισμικό μιας μηχανής ΑΜ, προκειμένου να πραγματοποιηθεί η κατασκευή του αντικειμένου. Το ζήτημα που προκύπτει είναι ότι το πρότυπο αρχείου STL συνοδεύεται από αρκετά θέματα που το καθιστούν ανεπαρκές για την πλήρη περιγραφή κάποιων κομματιών που είναι εφικτό να παραχθούν με ΑΜ. Γι’ αυτό το λόγο έχουν αρχίσει να αναδύονται νέες μορφές αρχείων πέρα από το STL μέσω των οποίων μπορούν να αξιοποιηθούν πολλές απ’ τις δυνατότητες που προσφέρει ένα σύστημα ΑΜ. Παράλληλα, μέσω του CAD λογισμικού Siemens NX είναι δυνατόν να διευθετηθούν ορισμένα θέματα που συναντώνται στη ροή εργασιών (workflow) της ΑΜ. Σκοπός, λοιπόν, της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι να αναδείξει τις μοναδικές δυνατότητες της προσθετικής κατασκευής, τον τρόπο με τον οποίο τα σχετικά εργαλεία λογισμικού υποστηρίζουν τη διαδικασία και τις λύσεις που μπορεί να προσφέρει το σύστημα Siemens NX σε θέματα προσθετικής κατασκευής. Συγκεκριμένα: Το 1ο κεφάλαιο αποτελεί εισαγωγή στις βασικές αρχές της προσθετικής κατασκευής, καθώς παρουσιάζονται τα βήματα που ακολουθούνται στις περισσότερες ΑΜ διεργασίες. Γίνεται, επίσης, αναφορά σε θέματα που αφορούν το σχεδιασμό για προσθετική κατασκευή (DFAM). Στο 2ο κεφάλαιο επιχειρείται μια εκτενής παρουσίαση των ξεχωριστών δυνατοτήτων που προσφέρει η ΑΜ. Καταδεικνύονται κάποιοι τρόποι με τους οποίους αξιοποιούνται οι δυνατότητες αυτές κατά το σχεδιασμό και την ανάπτυξη προϊόντων, μέσω των εφαρμογών της τοπολογικής βελτιστοποίησης, της ενοποίησης κομματιών και των κυψελωτών δομών. Το 3ο κεφάλαιο αφορά τα θέματα λογισμικού της ΑΜ. Ειδικότερα, γίνεται αναφορά στο πρότυπο αρχείου STL και τα ζητήματα που το συνοδεύουν. Με τη βοήθεια του λογισμικού Siemens NX 12, αλλά και άλλων εργαλείων λογισμικού, εξετάζονται τα πρότυπα αρχείων που ανταγωνίζονται το STL, και συγκεκριμένα τα πρότυπα OBJ, AMF και 3MF. Στο 4ο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι λύσεις και οι δυνατότητες που μπορεί να προσφέρει η χρήση του συστήματος Siemens NX 12 σε θέματα προσθετικής κατασκευής. Το 5ο κεφάλαιο περιέχει μια πρακτική εφαρμογή ορισμένων στοιχείων της εργασίας, τα συμπεράσματα που προκύπτουν απ’ αυτή καθώς και κάποιες πιθανές προτάσεις για ενδεχόμενο μελλοντικό εμπλουτισμό της.