Verifikacija sistema kroz eksperimentalnu fabrikaciju i analizu modela – Faza III

U trećoj istraživačkoj fazi primenjena su sva saznanja stečena tokom prve dve faze, sa ciljem finalne fabrikacije četiri različita fizička modela. Eksperiment je obuhvatio dva geometrijski kompleksna i dva jednostavna modela različitih dimenzija, a kao primarni materijali korišćeni su balza drvo debljine 5\text{ mm} i šperploča debljine 3\text{ mm}.

Za potrebe prvog testa, u softveru Rhino pripremljena su dva elementa različite geometrije. Kako bi se obezbedio minimalan utrošak materijala i maksimalna ekonomska isplativost, optimizacija krojnih lista izvršena je pomoću besplatnog dodatka (plugin) OpenNest. Ovaj alat omogućava precizno definisanje dimenzija radne površine lasera ili CNC mašine, nakon čega algoritam automatski sortira i pozicionira elemente na optimalan način.

U okviru pripreme dokumentacije, brojevi za graviranje i linije za sečenje prvobitno su razdvojene po slojevima (layers). Međutim, iz estetskih razloga, naknadno je doneta odluka da se identifikacioni brojevi ne graviraju na same elemente, što je u kasnijoj fazi značajno otežalo proces fizičkog sklapanja maketa. Ova odluka je česta pojava u industriji i zahteva naknadno obeležavanje elemenata što dodanto povećava vreme fabrikacije i finalnu cenu projekta.
Finalni geometrijski podaci su izvezeni u .dxf formatu i prosleđeni na lasersko sečenje.

Za izradu prva dva elementa odabrana je šperploča debljine 3\text{ mm}. Usled relativno malih dimenzija ovih modela, upotreba krućeg i gušćeg materijala pokazala se kao logičan izbor koji obezbeđuje strukturalnu stabilnost sitnih spojeva.

Digitalna priprema za druga dva elementa od balza drveta debljine 5mm tekla je na identičan način. Glavna razlika ogledala se u povećanju razmere modela, vrste materijala, i njegove debljine.
Ova promena materijala otkrila je specifične operativne izazove tokom procesa fabrikacije.

Zbog izuzetno male specifične mase balza drveta, strujanje vazduha unutar komore laserskog rezača pomerili su elemente tokom samog sečenja, usled čega je nekoliko stranica moralo biti ponovo izrađeno. Na osnovu ovog ishoda može se zaključiti da balza drvo, bez obzira na njenu debljinu, zahteva dodatno mehaničko fiksiranje za radnu površinu mašine pre početka procesa sečenja (najčešće primenom dvostrane samolepljive trake), kako bi se obezbedila neophodna preciznost izrade.

Analiza finalnih sklopljenih fizičkih modela ukazala je na sitne geometrijske nepreciznosti unutar izvornog koda koje su previđene tokom digitalne pripreme elemenata. Ove anomalije manifestovale su se u vidu nejednakih razmaka između žljebova na pojedinim segmentima. Na većem modelu, izrađenom od balza drveta, ova greška je na određenim spojevima rezultirala pojavom zazora širine i do 1.5\text{ mm}. S obzirom na to da u ovoj razmeri makete takvo odstupanje nije zanemarljivo, pomenuti zazori su u fazi sklapanja morali biti sanirani primenom drvofiksa.

Nasuprot tome, na pojedinim spojevima javio se problem suprotnog karaktera – apsolutno nepostojanje tolerancije, što je zahtevalo manuelnu modifikaciju i doradu elemenata pre finalnog uklapanja. Ipak, važno je istaći da je preko 90% generisanih elemenata uspešno fabrikovano i sklopljeno bez ikakve potrebe za naknadnim izmenama, što potvrđuje visoku pouzdanost i stabilnost razvijenog algoritma.

Kada se rezultati evaluiraju u odnosu na početno postavljene kriterijume, razvijeni parametarski sistem uspešno ispunjava ciljeve istraživanja:

• Jednostavnost upotrebe i automatizacija: Sistem je krajnje intuitivan za korisnika i potpuno autonomno generiše krojne liste (mustre) za lasersko sečenje, svodeći manuelni rad u pripremi na minimum.
  
• Optimizacija procesa pripreme: Vektorske linije reza i identifikacioni brojevi elemenata automatski se klasifikuju na predefinisane slojeve (layers). Jedina neophodna manuelna intervencija pre finalnog izvoza u .dxf format odnosi se na pretvaranje tekstualnih zapisa u krive (explode text), kako bi ih softver mašine pravilno prepoznao kao vektore za graviranje.
• Zamerke: Sistem je limitiran na vertikalne zidove i nije prilagođen za zakrivljne forme.
• Prezinost izrade: krajni rezultat je 90% precizan, što je dovoljno dobro da se smatra uspešnim na konceptualnom nivou. Dalje istraživanje i usavršavanje programa, bi terbalo da reši ovaj problem.

Zaključak:

U konačnom, iako prostor za napredak leži u finom podešavanju algoritma za proračun varijabilnih tolerancija na kompleksnim spojevima, istraživanje dokazuje da se primenom ovog parametarskog sistema drastično smanjuje vreme projektovanja, eliminiše potreba za ponovnim modelovanjem pri promeni razmere i optimizuje proces digitalne fabrikacije.