Изготовление мастер-модели гребного винта

Актуальность

В данный момент в сфере судостроения с каждым годом повышается уровень использования композиционных материалов. Это обусловлено высокими удельными характеристиками композитов. К примеру, качественные марки углепластика обладают большей прочностью при растяжении, чем высокопрочные стали, при этом их плотность в 5 раз ниже.

Гребной винт – важная составляющая часть лодки, без которой ни одно судно не сможет функционировать. Такая распространённость делает необходимым поиск новых решений в производстве для повышения эффективности и снижения стоимости винтовых двигателей.

Цель

Создать мастер-модель гребного винта на основе образца, предоставленного заказчиком и выполненного из стали, с доработкой формы, учитывая специфику изделий из углепластика.

Задачи

1. С помощью 3D-сканера получить виртуальную модель изделия, предоставленного заказчиком.

2. Полученное облако точек преобразовать в твердотельную модель.

3. На основе полученной модели напечатать на 3D-принтере основные части мастер-модели.

4. Склеить полученные детали.

5. Покрыть мастер-модель грунт-эмалью, провести механическую обработку.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• 3D-сканер Calibri
• 3D-принтер Mastro
• Персональный компьютер с установленным ПО (программное обеспечение Calibri Nest, Geomagic Design X, Siemens NX)

Описание

Работа над проектом состояла из нескольких этапов.

На начальном этапе с помощью 3D-сканера Calibry и специального программного обеспечения Calibry Nest было получено облако точек на основе предоставленного заказчиком образца. На сканере был выставлен режим сканирования с трекингом по геометрии.

На первом этапе авторы преобразовали полученный 3D-скан в модель в программе Geomagic Design X. С помощью мастера лечения модель была отредактирована, после чего с помощью лассо были выделены и удалены лишние отсканированные элементы. Далее было произведено сглаживание и выравнивание модели по осям координат.

Далее в программе Siemence NX отредактированная поверхность была преобразована в твердотельную модель. В первую очередь была построена ось винта, а затем уже сами лопасти.

На следующем этапе, поскольку габариты изделия были больше предельно допустимого размера печати на 3D-принтере, было принято решение разделить модель на составляющие и напечатать их по отдельности, после чего произвести сборку. Печать производилась на 3D-принтере Maestro Classic с использованием программного обеспечения Maestro Wizard.

На завершающем этапе выполнялась склейка деталей. Для более точного и надёжного крепления лопастей использовались специальные направляющие. Склейка производилась с помощью цианокрилатного клея Cosmofen. Место стыка зачищалось наждачной бумагой для устранения неровностей. Далее на изделие авторы нанесли грунт-эмали Vixen.

Результаты работы/выводы

В результате комплекса проведённых работ авторы получили мастер-модель, на основе которой будут производиться оснастки из полимерных композиционных материалов.

Перспективы использования результатов работы

Дальнейшее производство гребных винтов из композиционных материалов позволит снизить затраты на производство при сохранении необходимых характеристик. Это, в свою очередь, положительно скажется на стоимости изделия. Использование композиционных материалов позволит улучшить результаты спортсменов на соревнованиях.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Технопарк «Инжинириум» МГТУ им Н.Э. Баумана