Βέλτιστος τρισδιάστατος σχεδιασμός και μελέτη εξαρτήματος ιστιοπλοΐας, τρισδιάστατη εκτύπωση πρωτοτύπου και προσδιορισμός της αντοχής του.

Abstract

Στόχος της Διπλωματικής Εργασίας είναι η τρισδιάστατη σχεδίαση και η προσθετική κατασκευή ενός πρωτότυπου εξαρτήματος ιστιοπλοΐας snap shackle, το οποίο θα έχει βελτιωμένα χαρακτηριστικά συγκριτικά με αντίστοιχα προϊόντα της αγοράς, λαμβάνοντας υπόψιν απαιτήσεις που σχετίζονται με τη λειτουργικότητα, την αντοχή καθώς και τον τρόπο κατασκευής του προϊόντος. Στο Κεφάλαιο 1 περιγράφεται το Snap Shackle και οι εφαρμογές του, και αναφέρονται αντίστοιχες κατοχυρωμένες παραπλήσιες πατέντες. Επεξηγείται αναλυτικά ο στόχος της Διπλωματικής Εργασίας σχετικά με το βελτιωμένο προϊόν snap shackle και οι απαιτήσεις που καλείται να ικανοποιήσει. Το Κεφάλαιο 2 περιλαμβάνει την ιστορική αναδρομή και τα βασικά χαρακτηριστικά της τρισδιάστατης εκτύπωσης και της προσθετικής κατασκευής, καθώς και την περιγραφή των σύγχρονων τεχνικών προσθετικής κατασκευής και των μεθόδων δοκιμών που ακολουθούνται για τα τελικά εκτυπωμένα προϊόντα. Οι εφαρμογές της τρισδιάστατης εκτύπωσης στη ναυτιλιακή βιομηχανία παρουσιάζονται στο ίδιο κεφάλαιο. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται αναλυτικά ορισμένα από τα συνηθέστερα υλικά της προσθετικής κατασκευής και γίνεται ειδική περιγραφή της μετεπεξεργασίας των πολυμερών και των μεταλλικών τελικών προϊόντων για την επίτευξη της απαραίτητης στεγανότητας και αντοχής αντίστοιχα. Στο Κεφάλαιο 4 γίνεται αναφορά στα εργαλεία τρισδιάστατου σχεδιασμού και τρισδιάστατης εκτύπωσης που χρησιμοποιούνται σχεδόν σε όλες τις βιομηχανίες, για τη μοντελοποίηση σύνθετων 3D ψηφιακών μοντέλων τα οποία στη συνέχεια μπορούν να κατασκευαστούν σε φυσικά πρωτότυπα. Ειδικότερα, τα εργαλεία που χρησιμοποιήθηκαν στα πλαίσια της Διπλωματικής Εργασίας είναι το λογισμικό Autodesk Fusion 360, το λογισμικό Cura και τρισδιάστατος εκτυπωτής Ultimaker S5. Το Κεφάλαιο 5 περιλαμβάνει τη διαδικασία σχεδιασμού και βελτιστοποίησης της αρχικής ιδέας του πρωτότυπου προϊόντος snap shackle με το σχεδιασμό τριών 3D μοντέλων. Η διαδικασία της τρισδιάστατης εκτύπωσης περιγράφεται αναλυτικά για κάθε μοντέλο, και αναφέρονται σφάλματα, σχεδιαστικές ή και κατασκευαστικές αδυναμίες που προέκυψαν και διορθώθηκαν κατά το σχεδιασμό του επόμενου κατά σειρά 3D μοντέλου. Στο Κεφάλαιο 6 παρουσιάζεται η τεχνική στατική ανάλυση του τελικού πρωτοτύπου snap shackle μέσω του προγράμματος προσομοίωσης. Η μελέτη γίνεται για το υλικό με το οποίο συνήθως κατασκευάζονται τα αντίστοιχα προϊόντα της αγοράς, και για τρία υλικά που μπορούν να εκτυπωθούν με προσθετική κατασκευή. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, το πρωτότυπο snap shackle παρουσιάζει πολύ καλή αντοχή συγκριτικά με το αντίστοιχο προϊόν της αγοράς εάν κατασκευαστεί από το υλικό Stainless Steel 17-4 PH. Συνολικά, η Διπλωματική Εργασία αναδεικνύει τα οφέλη της προσθετικής κατασκευής για το τρισδιάστατο σχεδιασμό και τη βελτιστοποίηση σύνθετων συναρμολογημένων προϊόντων, όπως τα Snap Shackles, η οποία οδηγεί σε βελτίωση της απόδοσης και της λειτουργικότητας ενός προϊόντος, αλλά και σε μείωση του χρόνου και κόστους κατασκευής.