20 października 2017


Origami to sztuka składania papieru, pochodząca z Chin, a rozwinięta w Japonii; uważana za tradycyjną sztukę japońską. W XX wieku ostatecznie ustalono reguły origami: punktem wyjścia ma być kwadratowa kartka papieru, której nie wolno ciąć, kleić i dodatkowo ozdabiać i z której poprzez zginanie tworzone są przestrzenne figury.

Paweł Bancarzewski

Obserwując obecny przemysł, trudno nie zauważyć, jak powszechnie stosowane są konstrukcje (od rozmiarów niemal mikro do wielkogabarytowych) wykonane z giętych lub tłoczonych elementów blaszanych. Można nawet pokusić się o stwierdzenie, że w dowolnym zakładzie produkcyjnym lub usługowym każdej branży nie da się nie znaleźć takich elementów jak obudowy maszyn i urządzeń, szafki, skrzynki rozdzielcze, stoły warsztatowe itp., wykonanych właśnie z giętych blach. Przyjemność projektowania takich elementów w obecnych programach 3D można porównać do tytułowego origami, wprawdzie niekoniecznie z kwadratowego blaszanego arkusza.

Rys.-1-Ciecie-laserem
Rys. 1

Jak pokazuje praktyka inżynierska, im dane zagadnienie wydaje się bardziej banalne tym więcej błędów można przy nim popełnić. Poważne wyzwania konstrukcyjne wymagają dużych nakładów czasowych poprzez analizy techniczno-ekonomiczne, dobór odpowiedniego materiału, optymalnego rozwiązania kształtu, obliczeń, no i na koniec – sprawdzenia i zatwierdzenia dokumentacji. W przypadku konstrukcji blachowych niektóre kroki bywają pomijane lub wręcz w ogóle się nie zdarzają. Wynika to zazwyczaj z dużego obciążenia biur konstrukcyjnych i czasami (nieoficjalnie) sprawniej jest zezłomować niewielkie urządzenie wykonane z samych giętych blach, niż poddawać je dogłębnym analizom przez kilku inżynierów, jak prawidła konstrukcji maszyn przykazują.
Wbrew pozorom, przy rzekomych „banalnych” konstrukcjach blachowych, można użyć wiele sztuczek i rozwiązań umożliwiających nie tyle złożenie urządzenia lub mebla, ale zwłaszcza – skrócenie czasu montażu i wyeliminowanie lub zminimalizowanie pomyłek ze strony produkcji.

Proces powstawania konstrukcji blachowych
Od wielu lat programy CAD służące do komputerowego wspomagania projektowania posiadają narzędzia/moduły do wykonywania konstrukcji blachowych. Najważniejszą funkcją jest możliwość wygenerowania rozwinięcia danego modelu. Następnie takie rozwinięcie jest zapisywane w odpowiednim formacie (zazwyczaj *.dxf) wczytywanym na panelu operatora urządzenia wycinającego. Rozwinięcie jest również umieszczane na rysunkach wykonawczych z opisem linii gięć, kątów, promieni stempli/matryc oraz odpowiednich odległości.
Projektowane urządzenie lub mebel (np. szafka, stół warsztatowy) zazwyczaj będzie się składało z wielu elementów blaszanych. Wygenerowane rozwinięcia poddaje się nestowaniu, czyli najbardziej optymalnemu rozmieszczeniu na arkuszu blachy aby zminimalizować ilość odpadu. Do nestingu służą oddzielne aplikacje. Wszystkie znestowane blachy są zapisywane w jednym pliku i przesyłane do komputera sterującego urządzeniem wycinającym. Operator musi jedynie wczytać przygotowany plik oraz umieścić w urządzeniu odpowiedni arkusz blachy (wymiary, materiał).
Na wyciętych elementach wykonywane są gięcia dzięki prasom krawędziowym, na podstawie odpowiednio przygotowanej dokumentacji wykonawczej. Komponenty z wykonanymi gięciami często muszą jeszcze zostać poddane spawaniu (np. w celu zamknięcia/uszczelnienia naroży) oraz dalszej obróbce mechanicznej, jak szlifowanie czy gładzenie. Gotowe elementy, o ile nie podlegają procesom nakładania powłok technicznych lub malowaniu, są gotowe do finalnego montażu w produkcie.

Techniki wycinania rozkroi blachowych
Do wycinania elementów blaszanych najczęściej używane są techniki cięcia laserem, plazmą, wodą oraz rzadziej – prasy postępowe.
Cięcie laserem (Rys. 1) charakteryzuje się bardzo wysoką dokładnością oraz prędkością wykonania detali. Technika cięcia laserowego umożliwia wypalanie nawet otworów 0,2 mm w blasze o grubości 2,0 mm. Z reguły nazywane jest to punktowym nadpaleniem. Maszyny do cięcia laserem wiążą się z bardzo dużymi nakładami inwestycyjnymi i alternatywą dla nich mogą być urządzenia do cięcia plazmą czy obecnie bardzo popularne WaterJety (Rys. 2).
woda-1_srys. 2WaterJety (maszyny do cięcia wodą z dodatkiem sypkiego materiału ściernego – tzw. garnetu) umożliwiają cięcie w niemal każdym materiale o grubościach do 180 mm (np. stal, kamień, tworzywa sztuczne, szkło – oprócz hartowanego, które wykazuje tendencje do pękania), dzięki czemu znajdują bardzo szerokie zastosowanie nie tylko w przemyśle, ale również w wykonywaniu elementów ozdobno – dekoracyjnych. Ciekawym rozwiązaniem jest możliwość cięcia w tzw. stosie, czyli jednocześnie w kilku arkuszach blachy ułożonych na sobie (pod warunkiem, że głowica posiada funkcję kompensacji stożka). Rys.3.WaterJet.em_sRys.3Mimo niższych prędkości cięcia w porównaniu do laserów, urządzenia te mogą okazać się rentownym rozwiązaniem. Warto tutaj również wspomnieć o Micro WaterJetach, którymi można wycinać np. elementy stosowane w jubilerstwie (Rys. 3).