Επαλήθευση γεωμετρίας τρισδιάστατα εκτυπωμένων πτερυγώσεων με τεχνικές αντίστροφης μηχανικής.

Abstract

Στόχος με την παρούσα πτυχιακή εργασία είναι η επαλήθευση της γεωμετρίας τρισδιάστατα εκτυπωμένων πτερυγώσεων ανεμογεννήτριας. Για την επίτευξη του στόχου αυτού θα γίνει χρήση μεθόδων αντίστροφης μηχανικής. Συγκεκριμένα θα γίνει τρισδιάστατη σάρωση τρισδιάστατα εκτυπωμένων δοκιμίων και θα επαληθευτεί η γεωμετρία τους σε κατάλληλο λογισμικό αντίστροφης μηχανικής στον υπολογιστή. Τα δεδομένα της σάρωσης θα συγκριθούν με το αρχικό CAD γεωμετρικό μοντέλο, το οποίο χρησιμοποιήθηκε για την εκτύπωση και θα προσδιοριστούν οι αποκλίσεις από αυτό. Τα αρχικά τρισδιάστατα γεωμετρικά μοντέλα έχουν αναπτυχθεί σε κατάλληλο λογισμικό CAD, με βάση τις αρχές σχεδιασμού πτερυγώσεων ανεμογεννήτριας. Η εκτύπωση τους θα γίνει στους τρισδιάστατους εκτυπωτές του τμήματος σε υλικό ABS. Η επαλήθευση θα γίνει για τουλάχιστον δύο διαφορετικές γεωμετρίες πτερυγώσεων ανεμογεννήτριας και σε τουλάχιστον τρία δοκίμια για κάθε γεωμετρία. Επιπλέον, θα γίνει τρισδιάστατη σάρωση και επαλήθευση της γεωμετρίας για τις ίδιες πτερυγώσεις ανεμογεννήτριας υπό συγκεκριμένα καμπτικά φορτία και τα δεδομένα της σάρωσης σε αυτήν την περίπτωση θα επαληθευτούν με αντίστοιχο μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων που έχει αναπτυχθεί σε κατάλληλο λογισμικό FEA στον υπολογιστή.

Για την τρισδιάστατη σάρωση θα γίνει χρήση της κάμερας τρισδιάστατης σάρωσης KONICA MINOLTA VIVID 900/910 του Τμήματος, η οποία ανήκει στην οικογένεια των ψηφιοποιητών δίχως επαφή. Θα παραχθούν νέφη σημείων για τα δοκίμια από τα οποία θα προκύψει και θα μελετηθεί η γεωμετρία τους. Θα γίνει πλήθος σαρώσεων για κάθε δοκίμιο, ώστε να αποτυπωθεί επαρκώς όλη η απαιτούμενη πληροφορία. Με αυτόν τον τρόπο θα είναι δυνατή η σύνθεση της γεωμετρίας της κάθε πτερύγωσης για την επαλήθευση της με τα αρχικά γεωμετρικά μοντέλα.

Συνοπτικά τα βήματα για την επιτυχή ολοκλήρωση της πτυχιακής εργασίας είναι: 1. Τρισδιάστατη εκτύπωση πτερυγώσεων ανεμογεννήτριας. 2. Σχεδιασμός και υλοποίηση κατάλληλου χώρου για λήψη τρισδιάστατων σαρώσεων (τοποθέτηση κάμερας, φωτισμός, βάση τοποθέτησης πτερυγώσεων ανεμογεννήτριας κλπ.). 3. Τρισδιάστατη σάρωση πτερυγώσεων ανεμογεννήτριας. 4. Τρισδιάστατη σάρωση πτερυγώσεων ανεμογεννήτριας υπό καμπτικό φορτίο. 5. Επεξεργασία δεδομένων σάρωσης και παραγωγή τρισδιάστατης γεωμετρίας στον υπολογιστή. 6. Σύγκριση δεδομένων σάρωσης με αρχικό CAD γεωμετρικό μοντέλο και με μοντέλο πεπερασμένων αντίστοιχα. 7. Προσδιορισμός και τεκμηρίωση αποκλίσεων τρισδιάστατα εκτυπωμένων μοντέλων από τις θεωρητικές τιμές. 8. Συγγραφή και παρουσίαση πτυχιακής εργασίας.

Within this project the aim was to verify the geometry of 3D printed and CNC manufactured wings of wind generator machine though reversed engineering methods. The technology which used was a reversed engineering camera and the proportional software for the data analyzing and processing. Afterwards, the geometrical results was compared with these designs which produced on a CAD software.

During the experiments four (4) different wings was used of which two (2) of them was 3D printed with the ABS material and the last two (2) was manufactured on a CNC milling machine of the company “HAAS”. The aim of this project was to determine the principal designing geometric values of wings with a straight and curved axes which designed during the master’s program of TEI of Crete.

This thesis divided into two basic topics. The first was the theoretical topic which was an important part for the experimental procedure and the second was the experiment which was happened. The experimental process also divided into two parts with which the first one was the dimension measuring of the airfoils of each one of the wings which mentioned before, without a bending load and the second part was the dimension measuring of the wings with a specific bending load on the airfoils of each wind.

For the dimension measuring of the wings, reversed engineering methods was used as mentioned above. For the scanning process and the 3D point cloud acquisition “VIVID 900/900i” 3D camera was used and afterwards with “PTC Creo Parametric” was measured the dimensions of the airfoils of each wing.