Wykonanie: Łukasz Jakubowski

1. Temat pracy przejściowej:„Opracowanie i wykonanie prototypu funkcjonalnego rozrządu desmodromicznego” Wykonanie: Łukasz Jakubowski Prowadzący: dr inż. Rafał Mostowski

2. PRZEBIEG PRACY NAD PROTOTYPEM • Przeanalizowanie informacji o rodzajach rozwiązań i detalach w rozrządzie desmodromicznym; • Analiza metody Rapid Prototyping; • Wykonanie modeli geometrycznych rozrządu desmodromicznego w programie Solid Works; • Drukowanie kolejnych części rozrządu na drukarce 3D Termo Jet, wykorzystującej metodę MJM; • Wykorzystanie metody Vacuum Casting do tworzenia kolejnych elementów prototypu rozrządu; • Reprodukcja modelu.

3. ROZRZĄD DESMODROMICZNY W tradycyjnym silniku zawory poruszane są za pomocą wałka krzywkowego, który oddziałuje na współdziałającą z zaworem sprężynę. W rozrządzie desmodromicznym wałek rozrządu podnosi i opuszcza zawór przy pomocy dźwigienek lub specjalnego suwaka.

4. ROZRZĄD DESMODROMICZNY Głównymi zaletami tego rewolucyjnego systemu są: • Brak strat mocy silnika, powstałych w wyniku pokonywania sił trzymania laski zaworu przez sprężyny; • Brak efektów rezonansu i odzyskiwania zaworów podczas pracy przy bardzo wysoki obrotach. - Dotyczy to w szczególności silników wyczynowych; • Pełna kontrola nad otwieraniem oraz zamykaniem zaworu. Firma motocyklowa Ducati z powodzeniem wdrożyła ten system w swoich silnikach.

5. ROZRZĄD DESMODROMICZNY W budowie rozrządu desmodromicznego zasada jest zawsze taka sama: krzywki na wałku odpowiadają za położenie zaworu. Różnice mogą polegać jedynie na sposobie zastosowania dźwigienek, bądź też wykorzystaniu innego elementu współpracującego pomiędzy zaworem a wałkiem.

6. ROZRZĄD DESMODROMICZNY Prezentowany model rozrządu charakteryzuje się najciekawszą spośród wszystkich typów rozrządów budową. Charakterystyczne dla niego jest poruszanie zaworem przy pomocy suwaka zamocowanego w obudowie, podpartego na szpilkach, przytwierdzonych do głowicy. W suwaku widoczne są uwypuklenia, które jak krzywki - w zależności od rodzaju promienia, odpowiadają za prędkość i odległość wysunięcia zaworu.

7. 3D Termo Jet – Multi Jet Modelling Modele urzeczywistnione zostały za pomocą drukarki 3D Termo Jet, wykorzystującej metodę MJM, w której to głowica wielostrumieniowa nakłada termoutwardzalny polimer prosto na płaszczyznę. Jest to technika szybkiego wytwarzania fizycznych modeli produktów lub ich części składowych oraz prototypów funkcjonalnych, technicznych i wizualnych.

8. VACUUM CASTING Próżniowe kształtowanie w silikonowych formach umożliwia wytwarzanie pojedynczych replik modeli i małych serii prototypowych wyrobów (od 10 do 30 sztuk), które jako pełnowartościowe produkty mogą zostać poddane szerszej ocenie (na wystawach i targach), lub nawet udostępnione w sieciach handlowych, jako seria informacyjna. Wytwarzanie w silikonowych formach odbywa się z zastosowaniem, uzyskanych wcześniej metodami RP, modeli wzorcowych.

9. Modelowanie elementów rozrządu Modelowanie przeprowadzone zostało przy pomocy programu Solid Works. Jako wzorzec posłużył rysunek płaski. Wymiary podstawowych elementów, takich jak zawór czy fragment głowicy, mają wymiary zbliżone do rzeczywistych, dzięki czemu wielkość otrzymanego modelu jest naturalna.

10. Modelowanie elementów rozrządu Obudowa wałka i suwaka musiała zapewnić odpowiednie warunki współpracy tych elementów, stabilność układu oraz umożliwiać dogodny montaż i demontaż wałka, bez jego zbędnej rozbiórki. W trakcie modelowania rozrządu wykorzystano wiele funkcji programu. Jednym z najciekawszych etapów pracy nad szkicem było uzyskiwanie odpowiedniego kształtu krzywek na wałku rozrządu, umożliwiających płynne otwieranie i zamykanie zaworu.

11. Modelowanie elementów rozrządu Inne elementy rozrządu: Zawór z suwakiem i sprężyną regulującą luz Głowica Wałek

12. Drukowanie modeli Modele, wykonane przy pomocy programu Solid Works, zostały zapisane w formacie STL, rozpoznawanym przez oprogramowanie drukarki.

13. Drukowanie modeli Wykonanie modeli ze specjalnego wosku, przy użyciu drukarki 3D Termo Jet, umożliwiło łatwe usunięcie konstrukcji wsporczej oraz obróbkę podczas przygotowań do odlewania. Podczas drukowania:

14. Drukowanie modeli Modele na platformie modelowej drukarki: Modele po zdjęciu z platformy i obróbce wstępnej:

15. Odlewanie modeli Trwałość wosku nie jest wystarczająca, by po złożeniu model stał się prototypem funkcjonalnym. W tym celu stworzone zostały formy silikonowe z silikonu B, zalane następnie żywicą typu R-70. Odlewanie odbywa się w sposób przybliżony do wspomnianej metody próżniowej Vacuum Casting. Etap powstawania: Modele przygotowane do zalania silikonem

16. Odlewanie modeli Silikonowe formy odlewnicze, jedno- oraz dwuczęściowe:

17. Odlewanie modeli Zalewanie form żywicą typu R-70, zmieszaną w odpowiednich proporcjach z utwardzaczem. Formy umieszczone zostały następnie w pojemniku próżniowym, w celu wydobycia pęcherzyków powietrza z odlewu: Gotowe elementy po odlaniu i wyjęciu z form:

18. Odlewanie modeli Kilka porównań modeli z wosku i modeli z żywicy: Odlewy bardzo dokładnie odwzorowywały kształt oraz powierzchnie modeli woskowych. Ubytki w odlewach były nadlewane ponownie bądź obrabiane, co na żywicy tego typu nie przysporzyło większych trudności. Formy dwuczęściowe wymagały większej precyzji przy usuwaniu powietrza z odlewu oraz odpowiednich nadlewów, zważywszy na cienkie ścianki modelu.

19. PROTOTYP FUNKCJONALNY- REPRODUKCJA MODELU

20. PROTOTYP FUNKCJONALNY

21. Wnioski Wykorzystane przy tworzeniu prezentowanych prototypów odlewanie próżniowe umożliwia m. in. ocenę projektu w trakcie realizacji, jak i poprawę funkcjonalności gotowego wyrobu. Podczas całego procesu tworzenia prototypu natknięto się jednak także na standardowe trudności, wynikające zastosowania tej metody. Najtrudniejszą czynnością było utrzymanie w stanie używalności modeli woskowych, które bardzo łatwo ulegają uszkodzeniom. Podczas tworzenia form silikonowych miały też miejsce wypłynięcia modeli czy niedokładne odwzorowanie zarysu modelu, spowodowane nagromadzonym powietrzem. Prototypowanie okazało się bardzo dogodną formą szybkiego urzeczywistniania projektów, które można nie tylko zobaczyć, ale również dotknąć.