79981

Основы высоких технологий и инновационные технологии

Лекция

Производство и промышленные технологии

Основы высоких технологий и инновационные технологии Сущность систем высоких технологий ВТ Каждое изделие поставляемое в условиях жесткой конкуренции на внутренний и в особенности на внешний рынок должно обладать новым уровнем свойств и отвечать все возрастающим требованиям предъявляемым потенциальным потребителем к функциональным экологическим и эстетическим свойствам. Эти названия новых технологий связаны с тем или иным признаком технологического процесса или свойствами изделия который принят авторами в качестве определяющего при...

Русский

2015-02-15

35 KB

0 чел.

Тема 12. Основы высоких технологий и инновационные

технологии

Сущность систем высоких технологий (ВТ)

Каждое изделие, поставляемое в условиях жесткой конкуренции на внутренний и в особенности на внешний рынок, должно обладать новым уровнем свойств и отвечать все возрастающим требованиям, предъявляемым потенциальным потребителем к функциональным, экологическим и эстетическим свойствам.

В связи с этим все большее внимание специалистов привлекают нетрадиционные технологии, созданию которых предшествует накопление обширных данных фундаментальных и прикладных наук. В отличие от традиционных, чаще аналоговых, такие технологии называют “наукоемкими”, “высокими”, “прецизионными”, “ультрапрецизионными”, “нанотехнологиямми” и др. Эти названия новых технологий связаны с тем или иным признаком технологического процесса или свойствами изделия, который принят авторами в качестве определяющего, при этом во внимание чаще всего берется предельная точность, обеспечиваемая данным рабочим процессом. Термин “нанотехнология” используется для определения систем оборудования и технологий интегрированного производства, которые обеспечивают обработки с точностью порядка 1 нм. В более широком плане “нанотехнология занимается системами, новые функции и свойства которых зависят только от наноэффектов их компонентов”, как звучит академическое определение понятия, которое дает Союз немецких инженеров. Известно, например, что в мир микроизделий могут вести два пути: можно из массивной заготовки, например из кремния, шлифованием получать необходимое точное миниатюрное изделие. По этому принципу функционирует системная техника, которая в основном занимается структурная размеров от мм до мкм. Другой возможный путь: берутся отдельные атомы, молекулы или частички из них, которые как кирпичики создают желаемую структуру. Этот принцип применяется в нанотехнологии, которая занимается структурами размером до нанометров (млн. доля мм). Таким образом, термины, применяемые к новым технологиям, не являются исчерпывающими, т.к. не отражают всей многосложности и емкости новых технологий, всего спектра и нового уровня функциональных и других свойств макро- и микроизделий.

Высокими следует считать такие технологии, которые, обладая совокупностью основных признаков – наукоемкость, системность, физическое и математическое моделирование с целью структурно-параметрической оптимизации, высокоэффективный рабочий процесс размерной обработки, компьютерная технологическая среда и автоматизация всех этапов разработки и реализации, устойчивость и надежность, экологическая чистота, - при соответствующем техническом и кадровом обеспечении (прецизионное оборудование, оснастка и инструмент, определенный характер рабочей технологической среды, система диагностики, компьютерная сеть управления и специализированная подготовка персонала), гарантируют получение изделий, обладающих новым уровнем функциональных, эстетических и экологических свойств.

Важнейшим признаком ВТ является рабочий процесс.

Существенным признаком ВТ является автоматизация, базирующаяся на компьютерном управлении всеми процессами проектирования, изготовления и сборки, на физическом, геометрическом и математическом моделировании, всестороннем анализе моделей процесса или его составляющих.

Системный подход предполагает использование не отдельных математических моделей, а системы взаимосвязанных моделей с непременной параметрической и структурной оптимизацией.

В современных условиях непременным признаком ВТ является их экологическая ориентация, гармонизация с окружающей средой.

В зависимости от предельно достижимой точности все рабочие процессы можно разделить на обычные, точные (прецизионные) и чрезвычайно точные (ультрапрецизионные).

Каждое десятилетие происходило повышение точности на один класс по ISO и шероховатости до 0,001 мкм. Таким образом, новое тысячелетие технология размерной обработки отмечает переходом от микрометрического к нанометрическому диапазону точности.

Возможности рабочих процессов, на которых базируются нанотехнологии, приближаются к предельным, критическим, т.е. теоретическим ограничением точности при обработке материалов разделением кристаллической решетки являются размеры молекулы или атома вещества (0,2–0,4 нм).

Интегрированный рабочий процесс ускоренного формообразования изделия или его прототипа – Rapid Prototyping (RP).

Изготовление моделей и прототипов, необходимых в рамках создания изделия, происходит, как правило, посредством обычных технологий, при необходимости в комбинации с литейным производством. В частности, здесь находят применение  NC – фрезерные станки, копировальные фрезерные, токарные станки, и пр. Кроме этого, эти модели вручную собирают, склеивают, спаивают.

Новые этапы развития науки, информатики, техники CNC, лезерной технологии и т.д. позволили перейти к интегрированным способам ускоренного формообразования, избавиться от нескольких фаз создания прототипов, рассмотренных выше.

Сущность способа.

Интегрированный рабочий процесс ускоренного изготовления деталей или их прототипов представляет собой органичное соединение возможностей компьютерных технологий обработки информации и трехкоординатного моделирования (CAD) и современных способов изготовления. Способ позволяет во времени и пространстве совместить или чрезвычайно сблизить конструирование и изготовление  типовой или единичной модели или непосредственно детали и сократить время на их изготовление в зависимости от степени сложности на 30–70 %.

Этот  генеративный процесс, получивший название Rapid Prototyping, зародился около 10 лет назад. Но уже сейчас, по данным исследователей, в мире существует примерно до 2000 установок, работающих по идеологии Rapid Prototyping, в которых реализуются различные принципы. Области применения данного рабочего процесса широчайшие: машиностроение, авиация, космические исследования, автомобилестроение, электроника, медицина, бизнес и др. Сегодня можно уиверждать: современны те отрасли, где применяется Rapid Prototyping.

Идеология ускоренного формообразования изделия (модели, прототипа) базируется на: возможности компьютерного автоматизированного проектирования изделия (по чертежу, аналитическим зависимостям или результатам измерений), компьютерной оптимизации его конструкции исходя из требований дизайна, формы, функциональных свойств CAD); трансформации трехкоординатной модели в совокупность послойных двумерных, двухкоординатных моделей; возможности воспроизвести эту совокупность послойных моделей, т.е. материализовать всю модель как единое целое, как твердотельное изделие или его прототипом (CAM).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

9793. Ввод-вывод данных 44 KB
  Ввод-вывод данных Вывод данных: WRITE(x1,x2,x3) WRITELN(x1,x2,x3) Вывод завершается переводом курсора на новую строку. x1,x2,x3 - список выражений. Каждое выражение может иметь один из трех видов: e e:m e:m:n...
9794. Описание типов. Типизированные константы 117 KB
  Описание типов В простейшем случае тип переменной указывается при ее описании явно. Однако Pascal допускает отдельное определение типа. Иными словами, можно сопоставить типу некоторое имя и в дальнейшем вместо явного указания типа использовать введе...
9795. Работа с массивами 70.5 KB
  Работа с массивами Постановка задачи Задан массив M=(3,4,5,-6,3,8,1,-5,-4,9). Найти сумму, произведение всех элементов массива количество положительных, отрицательных элементов номер максимального и минимального элементов массива. Алгоритм решения...
9796. Задача поиска. Линейный поиск (последовательный поиск) 48.5 KB
  Задача поиска Постановка задачи: Задан массив содержащий n фамилий. Необходимо определить существует ли в этом массиве заданная фамилия. Если существует, необходимо вывести её номер, иначе сообщить об её отсутствии. Линейный поиск (последовательный ...
9797. Процедуры и функции. Блочная структура программы 112.5 KB
  Процедуры и функции. Блочная структура программы Введение Систематический подход к программированию предполагает повышенное внимание к аспектам, связанным со структурой программы. Представление программы как совокупности (иерархии) относительно обос...
9798. Принятие решений в условиях риска, Эффективность выпуска новых видов продукции 66 KB
  Принятие решений в условиях риска. Элементы неопределенности, присущие функционированию и развитию многих экономических процессов, обуславливают появление ситуаций, не имеющих однозначного исхода (решения). Это обстоятельство усложняет процесс...
9799. Принятие решений в условиях неопределенности 72 KB
  Принятие решений в условиях неопределенности. При принятии решений в условиях неопределенности, когда вероятности возможных вариантов обстановки неизвестны, может быть использованы ряд критериев, выбор каждого из которых, наряду с характером решаем...
9800. Проблемы сравнительной оценки вариантов решений с учетом риска 273.5 KB
  Проблемы сравнительной оценки вариантов решений с учетом риска. Как отмечалось ранее, на методы принятия решений в условиях риска существенное влияние оказывает многообразие критериев и показателей, посредством которых оценивается уровень риска. В р...
9801. Учет риска при инвестировании капитальных вложений 86 KB
  Учет риска при инвестировании капитальных вложений. В условиях рыночной экономики, особенно в период ее становления, инвестирование развития сопряжено с риском неполучения ожидаемых результатов в установленные (желаемые) сроки. В связи с этим возник...