1. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Tehnološki transfer, Tehnološko brokerstvo:
Radionica 1: Podrška razvoju preduzeća
5. jul 2011. Zavod za intelektualnu svojinu, Beograd
Virtuelni/rapid prototipovi – inovacije u
inženjerskom projektovanju
Prof. dr Vesna Mandić, Koordinator CTC Kragujevac
mandic@kg.ac.rs
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Kooperativni Trening Centar – CTC Kragujevac
Centar za Virtuelnu Proizvodnju - CeVIP
Prof. Dr Vesna Mandić
1

2. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Realizovani medjunarodni projekti
1. TEMPUS, IMG-Individual mobility grant, Type 3 - IMG-SCG1007-2004 (Project Coordinator).
2. WUS Austria, CDP+, 2005/06, Modeling and Simulation in Metal Forming, (Project Coordinator)
3. EUREKA/ASMATA, 2005, E!3240: Renewal of steel car parts with aluminium, – ASMATA
4. Bilateral project between Serbia and Slovenia, 2006/07, Optimization of material forming processes through
physical modelling, FE simulation and inverse analysis. (Coordinator-Serbia)
5. eLearning WUS project, 2006, No. 002/06, Development of Metal Forming Electronic Instructional Resources
(Project Coordinator).
6. Course Development Plus WUS project, 2006, Virtual Engineering (Project Coordinator)
7. Virtual Manufacturing Support for Enterprises in Serbia, EAR-EDEP Programme, 2006-2007 (Project
Coordinator)
8. Reinforcement of Research Capacity in Software Development and Innovative Collaborative Design and
Engineering in Serbia and Montenegro, RRCSD INNCODE, FP6 INCO 043820, 2007-2009, (Executive
Project Manager)
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Tekući meñunarodni projekti
1. “WBC-VMnet”
WBC Virtual Manufacturing Network – Fostering an Integration of the
Knowledge Triangle (January 2009 – January 2012)
2. “I3E”
Promoting Innovation in the Industrial Informatics & Embedded Systems
Sectors through Networking (Novembar 2009 – Septembar 2012)
3. Bilateral project between Serbia and Croatia 2011-2012, Modelling and
optimization of tool by application of information technologies of virtual manufacturing
with experimental verification
Prof. Dr Vesna Mandić
2

3. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Razvojni put...
2012
• Novi region. model saradnje UN-PR
• 1000 novih članova VMnet mreže
• Najmanje 15 novih eksperta, trenera...
• +6 VM softvera, 4 nova PC centra, RP
i RE oprema
• Dopunjena Sistematizacije znanja CTC Rijeka
• 5 novih meñunarodnih projekata
CTC Banja Luka
• 3 semin., 3 radion., 3 brock. dogañaja
• 10 novih stručnih kurseva
• Zajednička struktura MSP-a (klasteri..) On
• 30 Industrial fellowships the CTC Kragujevac
• 100 PPP programa un
iv ers
2008 • Na nivou MFKG ity
• VMnet - 440 članova
lev CTC Podgorica
el
• 13 VM ekspera
2006 • 6 VM softvera
• VR i QC oprema
• Sistematizovana znanja 2009
• Referenc lista – 35 pred.
• 9 meñunarodnih projekta
• Seminari, radionice…
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Mreža Kooperativnih Trening Centara u WBC regionu
Western Balkan
region
Croatia
Serbia
B&H
Network of
Montenegro Collaborative
Training
Centres
in the WBCs
Prof. Dr Vesna Mandić
3

4. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
WBC - Virtual Manufacturing Network Virtual
1130 članova iz WBC regiona
Manufacturing
Network - VMnet
in the WBCs
VMnet statistics
1200
Number of VMnet members
1000
800
600
400
200
0
Ju 00 7
Ju 00 8
Ju 00 9
Ju 01 0
11
pr 0 7
us 07
il 8
us 08
il 9
us 09
il 0
us 10
il 1
Fe ber 07
Fe er 08
Fe ber 09
Fe er 10
D tob 007
8
D tob 009
0
ry 6
ry 7
ua 08
ry 9
ua 0 10
A 200
A 200
A 201
A 201
D tob 00
D tob 01
ua 0 0
ua 0 0
ua 0 0
ug 20
ug 20
ug 20
ug 20
20
20
0
b 0
0
b 0
20
2
2
2
2
c t2
c t2
c t2
c t2
em r 2
em r 2
em r 2
em r 2
2
2
2
2
n
n
n
n
il
ry
ry
Fe ber
e
e
e
e
pr
pr
pr
pr
A
em
br
br
br
br
br
A
A
A
A
O
O
O
O
ec
ec
ec
ec
ec
D
Prof. Dr Vesna Mandic
Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Vizija
Postati snažan kooperativni centar koji će inicirati, posredovati i održavati
obostrano korisno partnerstvo izmeñu univerziteta, odnosno njegovih
članica, studenata i diplomiranih, s jedne strane i preduzeća i ostalih
partnera za podršku MSP sektoru, s druge strane strane.
Misija
Razviti efikasne i efektivne mehanizme za saradnju izmeñu univerziteta i
preduzeća, kroz:
• realizaciju zajedničkih projekata (FP7, EUREKA, IPA, TEMPUS...),
• napredne usluge inovativnog razvoja proizvoda
• stručnih treninga za preduzeća i nezaposlene,
• Program industrijskih stipendija (Industrial Fellowship Programme) i
• Program studentske prakse (Student Practical Placement Programme)
Prof. Dr Vesna Mandić
4

5. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
CTC koristi moderan
pristup
u
integrisanom razvoju
proizvoda
I procesa
baziran na primeni
najsavremenije
opreme i softvera
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
CTC koristi moderan
pristup
u
integrisanom razvoju
proizvoda
I procesa
baziran na primeni
najsavremenije
opreme i softvera
Prof. Dr Vesna Mandić
5

6. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Primena:
• automobilska industrija
• avio industrije i astronautika
• idustrija elektrokomponenti
za domaćinstvo
• analizi delova od lima koji se
izrañuju u malim alatnicama...
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
simufact.forming
Optimizirani procesi - zajedno sa dostignutim visokim kvalitetom proizvoda -
u najkraćem vremenu, su rešenje za mnoštvo izazova za korisnike, na
internacionalnom konkurentskom tržištu.
Moćan “alat” u rukama stručnjaka koji se bave projektovanjem proizvoda i
procesa, tehnologijom, konstrukcijom, koji vodi boljem razumevanju procesa,
prevenciji defekata i otkaza u proizvodnji, poboljšanom kvalitetu proizvoda.
Prof. Dr Vesna Mandić
6

7. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
č
Rapid prototyping mašina (RP) - Alaris30 3D štampač
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Vlatacom
Topy company SCGM d.o.o. Metalac Mitres
Prizma d.o.o.
MikroElektronika d.o.o.
Prof. Dr Vesna Mandić
7

8. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Virtual Reality oprema
Infocus DepthQ 3D projector
5DT data glove
Prof. Dr Vesna Mandić Vr Space Wintracker NuVision stereoscopic glasses
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Multisenzorska CMM mašina, WERTH Video-check IP250
Sensors:
• Optical
(image processing,
auto-focus,
3D Patch)
Z X – 250 mm
X • Laser
Y – 125 mm
Z – 250 mm • Fiber
Y
Prof. Dr Vesna Mandić
8

9. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Multisenzorska CMM mašina, WERTH Video-check IP250
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Virtuelni razvoj proizvoda i re-inženjering u okviru integrisanog VE
(Virtual Engineering) sistema
Prof. Dr Vesna Mandić
9

10. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Komponente integrisanog VE sistema
Virtuelni prototipovi (VP)
Fizički prototipovi – Rapid
prototyping/manufacturing (RPM)
Reverzni inženjering (RE)
Virtuelna stvarnost (VR)
Virtuelna proizvodnja (VM)
Digital mock up (DMU)
Product data management (PDM)
Product life cycle management (PLM)
Collaborativno okruženje
Virtuelna kontrola kvaliteta i verifikacija
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Virtual prototyping (VP)
CAD – assembly design
CAD – part design
CAD – tool design
CAM – Machining strategy, NC programming
Prof. Dr Vesna Mandić
10

11. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Physical prototyping – Rapid prototyping/manufacturing (RPM)
Skener
kompjuterski -optičko navoñenje lasera
kontrolisani
sistem Laser
1
Z Platforma sa
2 x-y-z pomeranjem Valjak
Deo
FDM glava
4a
~3~
Svakim slojem Svakim slojem
6 Namotaj klip se pomera klip se pomera
termoplastične na gore na dole
Platforma žice
5
SLS FDM SLS PolyJet
Applications:
Medicine;
Electronics;
Automotive;
Consumers goods;
Architecture;
Education;
Entertainment;
Defence;
Industrial machinery...
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Physical prototyping – Rapid prototyping/manufacturing (RPM)
Ostalo, 8.7%
Automobilska
Vlada/vojska, 6.9% industrija, 23.8%
Akademske
ustanove, 6.7%
Vazduhoplovna i
Medicina, 10.1%
svemirska industrija,
8.6%
Poslovne mašine,
9.6%
Roba široke
potrošnje, 25.5%
Primena RP tehnologija u različitim oblastima
Prof. Dr Vesna Mandić
11

12. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Physical prototyping – Rapid prototyping/manufacturing (RPM)
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
PolyJet tehnologija
Prof. Dr Vesna Mandić
12

13. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
• Odlikuje se štampanjem izuzetno finih detalja visokog kvaliteta,
nanošenjem tankih slojeva od 28 µm i trenutnim fotoočvršćavanjem;
• Poseduje visoko kvalitetnu rezoluciju od 600x600x900 dpi;
• Precizno štampanje složene geometrije modela, malih pokretnih
elemenata, i finih detalja sa tankim zidovima do 0.6 mm;
• Visoka tačnost izrade modela i oblika od 0.1 do 0.2 mm;
• Izuzetno glatko štampanje sitnih detalja na modelu koji se jasno vide
(tekst, oznake, brojevi...);
• Brza izrada 3D modela, sa mogućnošću istovremenog štampanja više
modela;
• Pogodan za kancelarijsku upotrebu.
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Široka primena u različitim oblastima:
• Medicini;
• Elektronici;
• Automobilskoj industriji;
• Proizvodnji robe široke potrošnje;
• Arhikteturi;
• Obrazovanju;
• Zabavi;
• Itd...
Prof. Dr Vesna Mandić
13

14. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
• Provera uklapanja finih detalja u sklopu, provera oblika;
• Funkcionalna testiranja i kinematike pokretnih delova;
• Markentiške prezentacije – obojeni delovi, sa prevlakama;
• Fine površine omogućavaju direktni RT za silikonske delove,
vakum forming aplikacije.
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Metalne prevlake
Livenje u pesku
Bojenje RPmodela Livenje silikonske
Vakum metalizacija
gume
Vakum forming
Površine sa teksturama
Prof. Dr Vesna Mandić
14

15. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Specifikacija Osobine ALARIS 30 OBJET 3D printer
Veličina radnog stola (x,y,z) 300x200x150 mm
Max. veličina 3D modela 294x196x150 mm
Radni sto
Debljina sloja 28 µm mašine
Rezolucija (x,y,z) 600x600x900dpi
Odštampani
Materijal modela: model
VeroWhite FullCure
Materijali 830
Support materijal:
FullCure705 gel-like
Težina ketridža 1kg
2 za model & 2 za
Broj ketridža u mašini
suport Tehničke
Broj glava za štampanje 2 karakteristike
Dimenzije mašine 825x620x590mm štampača
Težina mašine 83kg
Ulazni format fajla STL i SLC fajl
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
VeroWhite FullCure830 ABSplus plastika
Metričke Metričke
Osobine ASTM Osobine
jedinice jedinice
Zatezna čvrstoća D-638-03 49.8 MPa Zatezna čvrstoća 36 MPa
Modul elastičnosti D-638-04 2495 MPa Modul elastičnosti 2265 MPa
Izduženje pri lomu D-638-05 20 % ~ Izduženje pri lomu 4 %
Savojna čvrstoća D-790-03 74.6 MPa Savojna čvrstoća 52 MPa
Modul savijanja D-790-04 2137 MPa Modul savijanja 2198 MPa
HDT u 0.45 MPa D-648-06 43°
C HDT u 0.46 MPa 96°
C
ASTM - American
Society for Testing
Materials
HDT – Heat Distortion
Temperature, °
C
VeroWhite FullCure830
Prof. Dr Vesna Mandić
15

16. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Rapid tooling – silikonski deo
Vacum forming aplikacije
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Physical prototyping – Rapid prototyping/manufacturing (RPM)
Prof. Dr Vesna Mandić
16

17. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Reverse engineering (RE)
Point cloud
CAD model
FORD Focus
Optical scanning
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Virtual reality (VR)
...generiše virtuelno okruženje u kojem je omogućena 3D
prezentacija proizvoda, alata, procesa u realnom vremenu, u
realnim uslovima uz interakciju sa korisnikom
Prof. Dr Vesna Mandić
17

18. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Virtual manufacturing (VM)
“proizvodnja u kompjuteru”
nelinearna FE and FV simulacija i analiza
izvoñenje “what-if” simulacija za procenu projektnih alternativa
omogućava optimizaciju proizvodnih procesa baziranu na
sensitivity analysis
optimizira ključne faktore koji utiču na profitabilnost
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Virtual manufacturing (VM)
Reverzni inženjering,
Proizvod oblak tačaka, ATOS IIe
CAD model, CATIA
FE model, STAMPACK, optimizacija
Industrijski eksperimenti, finalno
podešavanje parametara Projekat - Metalac, Gornji Milanovac
Prof. Dr Vesna Mandić
18

19. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Virtual manufacturing (VM)
Projekat - Zastava Kovacnica, Kragujevac
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Virtual manufacturing (VM)
Projekat - Nissal, Nis
Prof. Dr Vesna Mandić
19

20. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Virtual manufacturing (VM)
Projekat - Milanovic Engineering, Kragujevac
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Virtual manufacturing (VM)
Projekat – Promotor Irva, Kragujevac
Prof. Dr Vesna Mandić
20

21. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Virtual manufacturing (VM)
Projekat - Zastava Kovačnica, Kragujevac
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Preliminarno projektno rešenje Predlog poboljšane varijante
Fmax = 9490 t Fmax = 750 t
Projekat - Zastava Kovačnica, Kragujevac
Prof. Dr Vesna Mandić
21

22. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Virtual manufacturing (VM)
Projekat – Sloboda, Čačak
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Virtual manufacturing (VM)
Prof. Dr Vesna Mandić Projekat - Petar Drapšin, Mladenovac
22

23. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Virtual manufacturing (VM)
Elastični alati, sa oprugama
Procena elastičnog ispravljanja
Projekat - WEBA, Kragujevac
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Virtual manufacturing (VM)
Metalac, G. Milanovac (studentska praksa)
Prof. Dr Vesna Mandić
23

24. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Digital mock up (DMU)
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Product data management (PDM)
Collaborative framework
Prof. Dr Vesna Mandić
24

25. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Studija slučaja
Re-inženjering proizvoda:
1. Reverse Engineering – for scanning of
blank shape and free surfaces of handle
2. CAD modelling – for 2D model of blank
and 3D model of handle
3. Virtual Manufacturing System– for virtual
verification of proposed technology and
dies design
4. Rapid Prototyping – for physical
verification of simulation FE model
5. Quality control – for comparison between
real part and RP of simulation model
6. Virtual Reality – for 3D visualization and
interaction with virtual models
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Studija slučaja
Sheet metal blank
Optical 2D scanning of closed
contour with backlighting
ilumination
CAD model of blank Point cloud
Prof. Dr Vesna Mandić
25

26. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Studija slučaja
Real part - handle
3D scanning of handle:
- Optical 3D scanning of countour
shape with backlighting ilumination
and autofocus option
- Laser sensor for scanning of free
form top surface
CAD models of tools
Point cloud
CAD model of top
Prof. Dr Vesna Mandić surface of handle
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Studija slučaja
CAD model of blank
Virtual manufacturing – FE
simulations of bending and deep
drawing operations of handle
manufacture CAD model tool for 1st
Virtual tool assembly and 2nd operations
for 2nd stage
Virtual
handle
FE mesh of
blank
FE mesh Virtual tool assembly for 1st
Prof. Dr Vesna Mandić preform stage, in Simufact pre-processor
26

27. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Studija slučaja
Simufact.forming FE simulations
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Studija slučaja
Effective stress distribution
Prof. Dr Vesna Mandić
27

28. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Studija slučaja
Prof. Dr Vesna Mandić FE results of final forming of handle, in cross-sections 1 and 7
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Studija slučaja
STL model from FE RP 3D printer – ALARIS30
Rapid prototyping of virtual handle from FE
model:
- PolyJet technology
- 28-micron layers, high-resolution printing
- Material: VeroWhite FullCure 830
Comparison of
real metallic part
and plastic RP
RP of handle
Prof. Dr Vesna Mandić
28

29. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Studija slučaja
RP of handle Multi-sensor CMM WERTH VC-IP250
Cross-section position
Comparison of RP-FE model and real
part of handle, measurement at 8 cross-
sections:
- Laser sensor - scanning
16
15
14
13
mm
12
11
10
9
8
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55
Real part RP model
Measurement results – cross-section 4 Comparison of scanned lines on
Prof. Dr Vesna Mandić real part and RP model
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Studija slučaja
5DT data glove, right-handed
model with 5 sensors, and 16
predefined gestures
Wintracker, magnetic
6DOF tracking system
with 3 sensors
Prof. Dr Vesna Mandić
29

30. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Studija slučaja
Used gestures and associated actions
Prof. Dr Vesna Mandić
Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Studija slučaja
Prof. Dr Vesna Mandić
30

31. Virtuelni/rapid prototipovi –
inovacije u inženjerskom
projektovanju
Hvala na pažnji
Prof. Dr. Vesna Mandic
mandic@kg.ac.rs
www.wbc-vmnet.rs
www.ctc.kg.ac.rs
Prof. Dr Vesna Mandić
31