CUPRINS ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 6 1 INTRODUCERE… [623603]

CUPRINS
CUPRINS ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 6
1 INTRODUCERE GENERALĂ ………………………….. ………………………….. …………… 8
1.1 Istoria dezvoltării calculatorului ………………………….. ………………………….. ……. 8
2 MATERIALE POLIMERICE ………………………….. ………………………….. …………… 22
2.1 Avantajele și dezavantajele materialelor plastice ………………………….. ……….. 23
2.2 Tipuri de polimeri ………………………….. ………………………….. ……………………… 24
2.3 Prelucrarea materialelor polimerice ………………………….. ………………………….. 26
2.3.1 Injectarea materialelor plastice ………………………….. ………………………….. . 26
2.3.2 Extrudarea ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 28
2.3.3 Matrițarea prin suflare – ………………………….. ………………………….. ……….. 30
2.4 Concluzii: ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 31
3 MODELAREA TRIDIMENSIONALĂ ………………………….. ………………………….. 32
3.1 Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 32
3.1.1 Tipuri de reprezentare a informațiilor legate de produs ……………………… 33
3.1.2 Modele de reprezentare geometrică ………………………….. …………………….. 35
3.1.3 Modele de reprezentare prin domenii ………………………….. ………………….. 37
3.1.4 Modele de reprezentare funcțională ………………………….. ……………………. 38
3.1.5 Modele de reprezentare structural și funcțională ………………………….. …… 38
3.1.6 Modele de reprezentare prin funcții și entități ………………………….. ………. 39
3.1.7 Modele de reprezentare multi -vederi ………………………….. …………………… 40
3.2 Proiectare asistată de calculator ………………………….. ………………………….. …… 43
3.2.1 Programe folosite în proiectarea asistată de calculator ………………………. 44
4 STUDIU DE CAZ ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 49
4.1 Cercetarea și alegerea produsulu i de referință ………………………….. ……………. 49
4.2 Analiza și conceperea produsului ………………………….. ………………………….. … 50
4.3 Proiectarea produsului ………………………….. ………………………….. ……………….. 50
4.3.1 Conceperea plăcii de bază ………………………….. ………………………….. …….. 50

CUPRINS

7
4.3.2 Prezentarea co mponentelor produsului ………………………….. ……………….. 63
4.3.3 Asamblarea produsului ………………………….. ………………………….. …………. 66
4.3.4 Cosmetizarea produsului ………………………….. ………………………….. ………. 67
4.4 Aplicarea simulăriilor ………………………….. ………………………….. ………………… 69
4.5 Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 70
5 CONCLUZII ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 71
6 BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 72

INTRODUCERE GENERALĂ

8

1 INTRODUCERE GENERALĂ
1.1 Istoria dezvoltării calculatorului
Un calculator, numit de asemenea și sistem de calcul, computer sau ordinator, este o
mașină de prelucrat date și informații conform unei liste de instrucțiuni numită program.
Astăzi a ajuns sa fie un lucru indispensabi l omului, dar nu a fost mereu așa.
Când ne gandim la istoria calculatoarelor, ne gândim automat la Charles Babbage. În
1830 el o propus o mașină analitică care a anticipat în mod fascinant structura calculatoarelor
actuale. Ideile sale au devansat cu peste 100 de ani posibilitățiile tehnologice ale vremii sale.
Următorul moment de referință este anul 1937, când Howard Aiken, de la Universitatea
Harvard a propus Calculatorul cu secvență de Comandă Automată, bazat pe o combinație
între ideile lui Babbage și c alculatoarele elertromecanice, produse de firma IBM. Construcția
acestuia a început în anul 1939 și s -a terminat în anul 1944, fiind denumit Mark I. El a fost în
principal primul calculator electromecanic, fiind alcătuit din comutatoare și relee. Înlocuire a
releelor cu tuburi electronice a constituit un pas important în istoria dezvoltării
calculatoarelor.
Prima genera ție de calculatoare (1944 – 1956 ) este caracterizat ă de utilizarea
tuburilor electronice în locul releelor electromagnetice . Cel mai cunoscu t calculator din
aceasta perioad ă a fost ENIAC, construit între anii 1943 -1944 în SUA . La fel ca toate
sistemele de calcul din genera ția sa, ENIAC avea dimensiuni gigantice: ocupa un spa țiu de
150 mp si c ântărea 30 de tone . La construirea sa au fost folosi te 18.000 de tuburi electronice ,
70.000 de rezisten țe și 6000 de comutatoare.

Fig 1.1 Prima generație de calculatoare (ENIAC)

INTRODUCERE GENERALĂ

9
Odată cu apariția celei de -a doua generații de calculatoare, crește viteza de lucru și
capacitatea de memorie. Echipamentele pe riferice de introducere/extragere de date evoluează
și ele, iar programarea acestor calculatoare se poate face și cu limbaje de nivel înalt (Fortran,
Cobol) prin existența unor programme care le traduc în limbaj mașina.

Fig 1.2 A doua generație de calcul atoare ( IBM 7040)
Generația a treia (1964 – 1971) aduce noi îmbunătățiri. Una dintre ele este apariția
discurilor magnetice ca suporturi de memorie externă iar viteza de lucru crește la 5 milioane
de operații pe secundă. Cresc performanțele circuitelor int egrate și se standardizează. Apar
circuitele cu integrare slabă și medie, echivalentul a 100 de tranzistoare pe cip, și se începe
utilizarea limbajelor de nivel înalt (Pascal, Lisp).

Fig 1.3 A treia generație de calculatoare (IBM 360)

INTRODUCERE GENERALĂ

10
Calculatoarele din generația a patra (1982 – 1990) utilizează pe scară largă circuitele
integrate. Sistemele de calcul din această perioadă sunt mai performante decât generațiile
trecute, crescând viteza de lucru la 30.000.000 de operații pe secundă. Capacitatea de
memorare ajunge la 8 MB, consumul de energie și dimensiunile aparatului devin tot mai
reduse, iar utilizarea calculatoarelor devină accesibilă mai multor categorii de persoane.

Fig. 1.4 A patra generație de calculatoare (Apple Lisa)

Ultima generație de calculatoa re este reprezentată de sistemele construite din 1990 și
până astăzi. Aceasta pune accent pe performanțele generației anterioare prin utilizarea
microcipurilor, prin creșterea vitezei de operare și a capacității de stocare.
Literatura de specialitate preco nizează apariția unei a șasea generații de calculatoare
bazată pe utilizarea inteligenței artificiale. Unele aplicații care țin de această categorie de
calculatoare sunt deja folosite la ora actuală (recunoașterea amprentelor digitale, a vorbirii
etc.), ia r altele sunt la stadiul de proiect (capacitate de acumulare a cunoștințelor, de
organizare proprie, etc.). Un proiect ambițios este cel al construirii calculatorului molecular,
un sistem cu o inteligență artificială vie ce are atașate și structuri de tip ADN și ARN.

1.2 Răcirea și ventilația calculatoarelor
În fizică, răcirea reprezintă procesul termodinamic de scădere a temperaturii. Dacă
răcirea se face sub punctul de înghețare al apei (sub 0 OC), se vorbește despre refrigerare.
Atunci când un produs cu sistem electric este utilizat, el tinde să se încălzească și să
degaje căldura. Dacă design -ul produsului nu îi permite o bună eliminare a căldurii, atunci

INTRODUCERE GENERALĂ

11
există riscul supraîncălzirii și scurtcircuitării sistemului. În cazul calculatoarelor, pentru a
menține randamentul crescut al acestora, au fost create diferite modalități de răcire ale
acestora. Așadar, răcirea calculatoarelor se poate face:
 Cu aer;
 Cu apă;
 Cu azot lichid.
Răcirea cu aer – se efectuează cu ajutorul unor ventilatoare, radiatoare și al unui fan
controller. Ventilatoarele trebuie montate pe carcasă în anumite locuri, pentru a crea în
interior un flux de aer corespunzător și astfel răcirea să fie eficientă. În cazul procesorului și
a plăcii video se montează un cooler de bună calitate (ven tilator + radiator) care să asigure
acestuia o temperatura optimă, temperatura care va depinde mult de cea din interiorul
carcasei. În cazul chipset -urilor, sau a memoriilor ram ori a hard disk -urilor vor fi montate
radiatoare specifice fiecăruia, care vor fi răcite de fluxul de aer din interior. Fan controller -ul
se folosește pentru a controla turațiile mai multor ventilatoare. (fig 1.1)

Fig 1. 5 Ventilator de răcire calculator

Răcirea cu apă – se utilizează un waterblock, care vine montat pe procesor, placă video
sau chipset, un waterpump, o pompă care pune în mișcare un fluid, un radiator, care va răci
fluidul și furtunuri prin care sunt transportate fluidele. Răcirea lichidului va fi preluată în
totalitate de radiator (fig 1.2). De aceea este importa nt dimensiunea acestuia și numărul
ventilatoarelor montate pe el. Pentru un astfel de sistem se folosește o carcasă specială pentru
răcire cu apă.

INTRODUCERE GENERALĂ

12

Fig 1. 6 Radiator pentru răcirea calculatorului

Răcirea cu azot – această metodă nu este accesibilă oricui, datorită prețului
echipamentului și instrumentelor folosite. Este adesea folosită pentru overclocking extreme
la divers e evenimente IT, pentru diverse teste și experimente.

Fig 1. 7 Răcire cu azot a calculatorului
Din toate cele 3 variante, cea mai sigură și fără riscuri și mai puțin costisitoare o
reprezintă răcirea cu aer.
Într-un calculator sunt 4 surse majore de căldură: hard disk -ul, sursa, procesorul și placa
video. Aceste componente produc și radiază căldură, pe care o elimină sub formă de aer cald
în spațiul din interiorul carcasei. Aerul cald are tendința naturală de a se ridica drept în sus.

INTRODUCERE GENERALĂ

13
Aerul cald se poate de asemenea acumula, deoarece vorbim de un spațiu mai mult sau mai
puțin închis. Răcirea se face prin două metode:
– Transfer direct de căl dură;
– Flux de aer .
Transferul direct se obține cu radiatoare metalice, deoarece metalul (datorită structurii
cristaline) are un transfer de căldură superior altor genuri de materiale. Odată preluată
căldura, este disipată prin suprafața expusă la aer. De a ceea radiatoarele maximizează această
suprafață într -un spațiu restr âns "împăturind" multiple lamele de metal: volum mic dar
suprafață totală mare. Metalul ales trebuie să fie ieftin, ușor de prelucrat, să aibă un
coeficient de transfer termic mare și să n u se topească din cauza căldurii primite. Cam
singurele metale care corespund tuturor acestor criterii s unt aluminiul și cuprul.
Răcirea cu flux de aer are două componente. Una este eliminarea aerului cald acumulat în
carcasă. Alta este răcirea unui obiect prin frecarea unui curent de aer (preferabil rece) de el în
mod constant. Fluxurile de aer sînt create de ventilatoare plasate pe pereții carcasei, care pot
sufla aer în interior sau îl pot elimina. Se mai pot plasa ventilatoare și în interior, de obicei pe
radiatoare, pentru a îndepărta mai eficient căldura eliminată de ele.
Ventilatoarele vin în diverse mărimi. Cele de uz larg sînt relativ standardizate: cel mai
des întîlnite sînt mărimile 80mm, 92mm și 120mm. Au început să fie folosite și cele de
140mm și 200mm, iar pe anumite componente (cum ar fi un radiator de chipset de placă de
bază sau placă video) se plasează ocazional ventilatoare mai mici (50 -75mm). Cu cît un
ventilator este mai mare cu atît va putea deplasa o cantitate mai mare de aer cu zgomot mai
mic (trebuie luat în considerare și acest aspect, al silențiozității).
În cazul calculatoarelor mai vechi sau mai slabe, nu este nevoie de mai mult de un singur
ventilator, însă pentru a fi eficient el trebuie amplasat în partea de spate -sus a carcase i (fig
1.8 – a). În schimb pentru calculatoarele mai puternice, se dedică întregul colț superior
eliminării aerului, folosind pe l ângă ventilator ul din spate , un ventilator de 140 mm sau chiar
de 200 mm în tavan. (fig 1. 8 – b)

INTRODUCERE GENERALĂ

14

Fig 1. 8 Carcasă calculator
a – cu un singur ventilator; b – cu mai multe ventilatoare

Există de asemenea și carcase cu grilaje de eliminare în tavan sau chiar sloturi de
montare de ventilatoare pe tot tavanul. Unele carcase ajung până la 3 ventilatoare în tavan,
însă nu tot timpul acestea sunt utile. În general acumularea de aer cald se concentrează pe
spate -sus și ventilatoarele suplimentare sunt în general inutile. Se practică uneori și oferirea
unui slot de ventilator în podea , însă acesta este de asemenea un loc care merită priv it cu
circumspecție. Aerul rece obținut prin această metodă este limitat, iar fluxul acestuia poate
chiar interfera negative cu fluxurile celor frontale.
Un concept foarte important este echivalarea debitului de intrare cu cel de ieșire. Se poate
efectua u n calcul aproximativ în funcție de diametrul ventilatoarelor folosite, dar fără a
calcula și ventilatorul sursei. O carcasă în care avem două ventilatoare de 120 mm care
introduc aer și doar unul care scoate va avea efecte negative. Vom avea aer care se
acumulează în interior și nu poate fi eliminat eficient, aer care în general va fi cald. Este
oricînd preferabil să avem mai multe ventilatoare care elimină aer decît care introduc. O altă
greșeală frecventă a producătorilor este includerea unui singur venti lator, care însă e plasat
pe față în loc de spate! Este preferabil ca unicul ventilator să lucreze la eliminare, nu la
admisie.

INTRODUCERE GENERALĂ

15
O ultimă mențiune foarte importantă: deschiderile la exterior. La prima vedere, poate
părea util să avem cît mai multe asemenea deschideri. Unii utilizatori duc această idee la
extrem și elimină panoul lateral, expun ând complet interiorul carcasei. Greșeala constă însă
în faptul că răcirea prin eliminare liberă este mult mai puțin eficientă decît cea prin flux de
aer dirijat; iar u n flux de aer dirijat eficient se obține doar într -o incintă c ât mai complet
închisă, în care singurele deschideri s unt atent controlate și în general s unt doar cele pentru
ventilatoare.

1.3 Istoria dezvoltării laptop -ului
Odată ce computerul personal (PC -ul) a devenit o realitate în 1971, următoarea provocare
a devenit construirea unui computer personal portabil. Alan Kay, cercetător în Parcul de
Cercetare din Palo Alto al companiei Xerox, a imaginat primul calculator portabil, pe care l -a
descris în 1972 în lucrarea sa „Dynabook”. În 1973, IBM crea primul prototip de laptop. Tot
IBM a lansat în 1975 primul laptop pe piață. Laptop -ul se numea IBM 5100.

Fig 1.9 Prim ul laptop lansat pe piață (IBM 5100)

Ulterior, odată lansat trendul, au început să apară t ot mai multe modele de laptop -uri pe
piață. Primul laptop la dimensiunile pe care le acceptăm azi ca standard a fost lansat de
Epson, în 1980, la o conferință în Las Vegas, și pus în vânzare începând cu 1982. Laptop -ul
Epson HX -20 avea un ecran LED, o bate rie reîncărcabilă și dimensiunile unui caiet A4. În
descrierea patentului său au apărut pentru prima dată denumirile de ”laptop” și ”notebook”.
În anii ce au urmat, laptop -ul a cunoscut numeroase îmbunatățiri. Dintre cele mai
remarcabile putem preciza :
– Touchpad -ul;
– Pointing stick -ul;

INTRODUCERE GENERALĂ

16
– Recunoașterea scrisului de mână .
La începutul anilor ’90 apar și primele display -uri cu rezoluții VGA, ecranele color
devenind ceva normal. În 2003 se face trecerea la laptopul cu diagonala de 17 inci.
Deși în scurta sa istori e, această bucată de tehnologie a cunoscut o varietate de
design -uri, dar în schimb forma sa a rămas la fel: două clapele, una cuprinzând tastatura iar
cealaltă ecranul. Laptop -ul tradițional este în continuare cel mai folosit, deși între timp au
apărut al tele precum Chromebook, Ultrabook sau laptopurile 2 în 1.
Un alt model derivat din laptop -ul tradițional este netbook -ul, care este versiunea
“ușoara ” a laptop -ului. Netbook -ul este un mini -laptop conceput preponder ent pentru accesul
la internet. Primul mo del a apărut prima dată în 2008, are în general greutatea sub 1 kilogram
și un ecran de maximum 9 inci.
Cu trecerea anilor, laptop -ul a început să înlocuiască calculatoarele tip desktop, asta
și pentru că laptop -urile au început să aibă performanțe tehnice similare, pe lângă că aveau
avantajul portabilității. În ultimii ani, mai ales, laptop -ul a cunoscut apariția mai multor
subcategorii, de la laptop -urile de gaming la laptop -urile de business. Practic, piața acestor
dispozitive s-a diferențiat în funcție de principalele moduri de utilizare ale acestor device -uri.

1.4 Răcirea și ventilația laptop -ului
Una dintr e problem ele cele mai cunoscute ale laptop -ului este supraîncălzirea. Câteva
semne ale faptului că laptopul se supraîncălzește pot fi următoarele:
 ventilatorul intern funcționează continuu sau în cea mai mare parte din timpul de
utilizare a laptop -ului la turație maximă
 laptop -ul se închide în timpul funcționării
 laptop -ul se închide ocazional sau mai ales atunci când solicităm procesorul sau placa
video (ex. jocuri sau programe de grafică)
 aplicațiile se deschid după un timp mai mare de așteptare decât în mod obișnuit
Cea mai populară cauză a supraîncălzirii laptop -ului este praful din interiorul său
(fig.1.10) . Aceste depuneri pot sa intervine mai de vreme sau mai tarziu, in func ție de mediul
în care este folosit laptop -ul, însă până la urm ă tot vor ap ărea. Datorit ă acestor depuneri,
incălzirea normal ă generat ă de func ționarea laptop -ului se amplific ă, gener ând efecte
negative.

INTRODUCERE GENERALĂ

17

Fig 1.10 Depunderi de praf în interiorul laptop -ului

O altă cauză a supraîncălzirii laptop -ului poate fi utilizarea acestuia pe suprafețe
necorespunzătoare (ex. pe picioare, pernă, plapumă, etc.). Acest lucru poate provoca
scăderea eficienței de răcire. Se recomandă utilizarea doar pe o suprafață plană și rece (birou,
masă, etc.).
Riscurile supraîncălzirii pot să varieze, de la o simplă rulare greoaie a laptop -ului,
până la distrugerea componentelor interioare.
În cazul calculatorului desktop, se pot aduce modificări carcasei s au se poate pune o
instalație de răcire pe apă. Laptop -ul pe de altă parte, nu are aceste opțiuni. Fiecare laptop
vine cu ventilator instalat din fabrică , de dimensiuni relativ mici (în comparație cu al
calculatorului), așezat de obicei pe una din laterale le acestuia. Răcirea se face printr -o țeavă
de cupru care leagă componentele importante (de obicei procesorul și placa video) de
ventilator. Laptop -urilor de putere mică sau medie care nu execută overclocking, le este
suficient un singur ventilator. În sch imb pentru laptop -urile de putere mare, în funcție de
aplicațiile rulate, s -ar putea s ă nu fie întotdeauna suficient un singur ventilator. Tocmai de
aceea, producători i au început îmbunatățirea acestui aspect, și astfel au apărut laptop -uri cu
două sau chi ar trei ventilatoare (Fig. 1.1 1), și cu tehnologii noi de răcire.

INTRODUCERE GENERALĂ

18

Fig. 1.1 1 Laptop cu dou ă ventilatoare
O îmbunătățire adusă sistemului de răcire constă în creșterea numărului de lame de pe
ventilator. Experimental s -a constatat faptul că un ventilator c are are 29 de lame, crește
fluxul de aer cu până la 30% la aceeași turație ca și un ventilator standardizat. O altă
îmbunătățire adusă constă în mărirea numărului de conducte de căldură, lucru care produce o
mai bună menținere a temperaturilor joase.
Un no u procedeu de răcire numit 3D Vapor Chamber a fost introdus piață de firma
Asus. Aceștia au instalat un radiator de cupru de mici dimensiuni în interiorul laptop -ului,
scăzând temperatura medie a laptopului cu până la 7 OC. Acest sistem de răcire include u n
lichid de răcire care, atunci când este încălzit, își schimbă starea de agregare din lichid în
gazos și viceversa. El permite atingerea unui nivel stabil și egalizat al temperaturilor la
nivelul tuturor suprafețelor, indiferent de localizarea și densitat ea sursei de căldură aflată
dedesubtul bazei camerei de răcire. Acest fapt îi permite soluției de răcire să disipeze căldura
generată de surse foarte puternice, cum ar fi procesoarele de top.
Din păcate pentru producătorii de asemenea tehnologii, nu oricin e își poate permite
un asemenea laptop. Din această cauză, au fost nevoiți să se adapteze și să conceapă un nou
sistem mai ieftin și mai accesibil pentru oricine.
Astfel, a fost introdus pe piață produsul numit cooling pad (cooler) . Rolul acestuia
este atâ t de a ajuta la răcirea dispozitivului, cât și de a reduce discomfortul utilizatorului
cauzat de căldura degajată.
Ele se pot clasifica în funcție de mai multe criterii:

INTRODUCERE GENERALĂ

19
– după mărimea acestuia – pentru a atinge o piață mai largă, ele au fost concepute
pentru toate mărimile de laptop. Așadar, mărimea lor este cuprinsă aproximativ între
12 și 20 de inci;
– după numărul de ventilatoare – cele mai simple au un ventilator, dar au apărut modele
cu până la 6 ventilatoare;
– după nivelul de zgomot:
 sub 20 db – silențio s;
 între 20 – 25 db – semi -silențios ;
 peste 25 db – zgomotos .
– după viteza de rotație:
 slow – sub 700 rpm ;
 medium – 700 – 1000 rpm ;
 medium -fast – 1000 – 1400 rpm ;
 fast – peste 1400 rpm .
– după materialul din care sunt fabricate – datorită design -ului, au acce sibilitatea
fabricării dintr -o gamă largă de materiale, cum ar fi:
 metal ;
 aluminiu ;
 MDF ;
 ABS ;
 Lemn .
– după culoare – datorită gamei largi de materiale din care pot fi realizate, se pot găsi
sub orice culoare.
O alt ă clasificare și cea mai importantă se face în funcție de metoda de ventilație
efectuată. Astfel avem :
o Cool ing pad activ – acest tip de cooler folosește ventilatoare pentru a genera aer în
jurul laptop -ului, astfel disipind căldura (fig 1.12) . Există cool ing pad -uri care
fucționează cu adaptor sep arat pentru priză, dar majoritatea funcționează prin curent
dat de către laptop prin tr-o mufă USB. Principiul de funcționare ale acestora diferă,
astfel că unele atrag căldura de sub laptop și o disipesc, iar celelalte aruncă cu aer
rece la baza laptop -ului. Viteza ventilatoarelor se ajustează manual sau automatic la
anumite modele, iar la celelalte viteza este fixă. Cool ing pad -urile de proastă calitate

INTRODUCERE GENERALĂ

20
pot folosi ventilatoare care necesită mai mult curent decât ofer USB -ul standard. Fără
protecție corectă , asemenea lucruri pot distruge funcționarea USB -ului respectiv.

Fig 1.12 Cooling pad activ
o Cool ing pad pasiv – acest tip de cooler permite răcirea laptopului fără a fi necesară o
sursă de curent (fig 1.13) . Unele dintre aceste tipuri de cooling pad -uri au în interior o
compoziție de sare organică care permite absorpția de căldura degajată de către
laptop. Pot fi folosite pentru o perioada limitată de timp de aproximativ 6 – 8 ore.
Acest tip de cooling pad nu este recomandat pentru laptop -urile care au gă uri de
ventilație construite în bază, pentru că blocarea acestora poate duce la supraîncălzire.

Fig 1.13 Cooling pad pasiv (fără sursă de current)

INTRODUCERE GENERALĂ

21

1.5 Concluzie
Cooling pad -ul este un accesoriu important, relativ nou pe piață care se modifică și se
dezvoltă constant. Pentru laptopurile care necesită un asemenea mic ajutor, se recomandă
alegerea în funcție de caracteristicile laptopului. Nu toate cool ing pad -urile sunt bune pentru
toate tipurile de laptop -uri. De exemplu, se recomandă achiziția unui cool ing pad care are
dimensiunile asemănătoare cu cele ale laptop -ului. Nu se recomandă achiziția unui cooler
pasiv pentru un laptop conceput cu găuri de ventilație la bază, iar pentru dispozitivele
utilizate perioade lungi de timp în fiecare zi , se recomandă achiziția unuia cu un debit de aer
cât ma i mare .

MATERIALE POLIMERICE

22

2 MATERIALE POLIMERICE
Materialele naturale polimerice, ca de exemplu pielea, l âna și lemnul, au fost folosite
de către oameni încă de la începutul istoriei. Polimerii sintetici au apărut doar în 1800, după
ce s-a dezvoltat tehnologia cauciucului. Celuloidul, inventat de către John Wesley Hyatt în
1869, a fost primul material polimeric sintetic, creat din nitrat de celuloză și camfor. O altă
mare invenție în industria materialelor polimerice o reprezintă apariția bachelitei, inventată
de către Leo Hendrik Baekeland în 1907. Se demonstrează natura macromoleculei din
lanțurile lungi de unități repetitive în anul 1920 de către Hermann Staudinger.
Cuvântul polimer vine din grecește și înseamnă mult e părți. Industria polimerilor a
beneficiat de o creștere rapidă înaintea celui de -al Doilea Război Mondial, când s -au
dezvoltat polimeri acrilici, nylon, polistiren, poliuretan și introducerea mai târziu a
polipropilenei, polietilenei si alți polimeri în 1940 și 1950. De la o producție relativ mică de
doar un milion de tone în 1945, a ajuns să o depașească pe cea de oțel dupa 1981.
Producția mondială a simțit o creștere majoră de la 27 de milioane de tone, în 1975,
până la 200 de milioane de tone pe an în jurul anilor 2000. Conform unui raport , în anul 2008
producția a ajuns la aproximativ 600 de milioane de tone.
Materialele polimerice sunt de obicei combinați cu alte materiale, fie prin amestec
mecanic ori în stare topită, pentru a fi utilizați la prelucr arile ulterioare. Materialul polimeric
reprezintă un amestec de unul sau mai mulți polimeri cu aditivi, care îmbunatățesc
proprietățile particulare necesare fabricării.
Aditivii utilizați sunt :
 Lubrifian ți – rol de reducere a coeficientului de frecare;
 Plastifianți – rol de diminuare a rigidității;
 Stabilizanți – rol de a întârzia degradarea polimerului;
 Coloranți si pigmenți;
 Ignifugați – rol de a face combustia plasticului mai grea;
 Germinativi – rol de a accelera cristalizarea în polimeri semi -cristalini ;
 Întăritori – ajută la creșterea rezistenței mecanice si a rigidității;
 Antișoc – pentru obținerea unei stări cauciucate și scăderea rezistenței la șoc .

MATERIALE POLIMERICE

23
2.1 Avantajele și dezavantajele materialelor plastice
Influența mare pe care au avut -o polimerii se dato rează unor calită ți și avantaje în
raport cu alte materiale. Acestea sunt:
 polimerii prezint ă o mare varietate sortimentală, deci și o foarte mare diversitate a
caracteristicilor chimice cât și mecanice;
 acestea au un cost energetic redus al sintezei și tr ansformării;
 polimerii au densități reduse, în jurul valorii de 1 g/cm3, față de celelalte materiale
tradiționale (aluminiu – 2,7 g/cm3 și sticlă – 2,54 g/cm3 ), ceea ce asigură produse ușoare
cu calități foarte bune ;
 Facilitatea și diversitatea procedeelo r de prelucrare la ritmuri ridicate de fabricație în
raport cu materialele tradiționale. Materialele polimerice permit obținerea unei mari
diversități de produse diferite rigidități, mărimi, culori și grosimi.
Pe lângă aceste avantaje, există si niște deza vantaje care limitează domeniul de
aplicații. Ele sunt:
 stabilitate termică scăzută ( cele mai multe pot fi folosite până la 70OC, altele până la
200OC, însă doar câteva pot fi folosite la temperaturi mai înalte);
 coeficientul de dilatație termică este mar e. Dacă în timpul folosirii sunt expuse la variații
bruște de temperatură, apar tensiuni interne care pot produce fisuri;
 duritatea materialelor plastice este mică în comparație cu sticla sau cu metalele .
În tabelul 1.1 sunt prezentate principalele caract eristici mecanice a diferitelor materiale
anorganice, metalice si polimerice.
Material/Pro
prietăți Ρ / [Kg/m3] E / [Gpa] σ / [Mpa]
Oțel 7,87 212 500
Aluminiu 2,7 71 270
Titan 4,51 120 2200
Sticlă 2,54 72 3400
Poliester 1,4 1,2 550
Polietilenă 0,93 0,2 15
Nylon 6 1,14 2,9 800
Polistiren 1,05 3,4 50
Tabelul 1. 1

MATERIALE POLIMERICE

24
 materialele polimerice suferă îmbătrânire. Acest proces se manifestă prin oxidare
lentă, de reducere a durității, absorție a umidității și de închidere a culorii;
 conductibilitate termică red usă;
 materialele plastice, față de cele tradiționale, nu sunt biodegradabile. Acest lucru se
datorează lungimii lanțurilor macromoleculare, care rezistă foarte bine la acțiunea
agenților naturali de degradare. Din păcate, acest lucru duce la mari probleme de
poluare ;
 în timpul arderii pot degaja produse toxice. La fel ca și lemnul și hârtia, materialele
polimerice se aprinde relativ ușor. Un plastic periculos la ardere este policlorura de
vinil (PVC), care degajă gaze toxice cum sunt fosgenul și clorul, car e pot duce la
grave probleme de sănătate.

2.2 Tipuri de polimeri
După modul de obținere, materialele polimerice se împart în:
Materiale din polimeri derivate din produse naturale :
Materiale pe bază de proteine – se utilizează casein ă rămasă de la separarea un tului din
lapte; prin tratarea produselor rezultate din presarea amestecului de casein ă, pigmen ți si
materiale de umplutur ă cu aldehida formica rezult ă un material dur numit „galalit”; din galalit
se fabricau aparate electrotehnice.
Materiale pe bază de celuloz ă – principalele materiale pe baz ă de celuloz ă sunt:
 fibra vulcan – se ob ține din celuloz ă hidratat ă prin tratare cu o solu ție concentrat ă de
clorur ă de zinc; din fibra vulcan se obțin role pentru benzi transportoare plăci pentru
tablourile de siguran tă, garnituri, sabo ți de frâna, ro ți dințate;
 esterii celulozei – se ob țin prin tratarea celulozei cu un amestec de acid sulfuric si
acetic sau azotic ; se folosesc în special dizolva ți în solven ți volatili, la ob ținerea
lacurilor si emailurilor de calitat e; atunci când se amestec ă cu solven ți în cantitate mai
redus ă rezult ă o solu ție vâscoas ă numit ă „colodiu” . Din el se trage în fire ce se înt ăresc
după evaporarea solven ților si ramân flexibile;
 celuloid – se ob ține prin presarea la cald a nitra ților de ce luloz ă cu 10 -11% azot; se
utilizeaz ă la confec ționarea mânerelor , plăcilor , etc.

MATERIALE POLIMERICE

25
Materiale pe bază de cauciuc – cauciucul natural este un polimer ce se g ăsește în
latexul unor copaci . Produsele de cauciuc se fabric ă cu adaos de materiale de umplutur ă si
vulcanizare; se fabric ă: curele de transmisie , benzi transportoare, tuburi , etc.
Materiale din polimeri de sinteză – polimerii sintetici se împart în:
Polimeri de polimerizare :
– polietilena – se obține prin polimerizarea etenei la diferite presiuni în prezenț a
catalizatorilor;
– polipropilena – se obține prin polimerizarea propilenei și se folosește pentru
conductele de transport de fluide calde;
– poliizobutena – obținută prin polimerizarea izobutilenei în prezența catalizatorilor la
temperaturi scăzute ;
– polistir enul – se obține prin polimerizarea stirenului și se folosește în mod special în
construcții, la placarea pereților;
– policlorura de vinil – se obține prin polimerizarea clorurii de vinil în prezența
catalizatorilor. Se folosește în mare parte sub formă de tuburi PVC pentru instalații
electrice, conducte, etc;
– poliacetatul de vinil (PAV) – este obținut prin polimerizarea acetatului de vinil și se
utilizeaza sub formă de emulsie în apa neplastifiată sau plastifiată ;
– polimetaculatul de metil (plexiglas) – obținut din polimerizarea metaculatului de metil
în prezența catalizatorilor, este utilizat în lucrări decorative luminoase sau la
acoperișuri .
Polimeri de policondensare:
– fenoplaste cu diferite grade de policondensare – obțin ut prin policondensarea fenolilor
cu aldehide , este utilizat la obținerea lacurilor folosite în electrotehnică și la protecții
anticorozive ale metalelor;
– aminoplaste – se obțin din policondensarea aminelor cu aldehidă formică, și se
folosesc ca adezivi în industria lemnului și la obținer ea lacurilor rezistente;
– poliamide – se obțin prin policondensarea diaminelor cu acizii dicarboxilici și se
folosesc sub formă de fibre și tesături;
– rășini epoxidice – se obțin prin policondensarea oxizilor de etilenă cu polifenoli,
dialcooli sau amine, și se folosesc ca adezivi;
– poliesteri – se obțin prin policondensarea polialcoolilor cu acizi policarboxilici și se
folosesc la obținerea vopselelor, emailurilor și lacurilor;

MATERIALE POLIMERICE

26
– poliuretani – se obțin prin policondensarea dintre diizocianți si acooli și se uti lizează
ca spume flexibile la tapițerii, iar cele rigide la izolații;
– siliconi (polimeri de natură mixtă) – se obțin prin policondensarea acizilor silicici cu
substanțe organice și sunt utilizați ca siliconi lichizi și ca lubrifianți și la obținerea
lacuri lor foarte rezistente .

2.3 Prelucrarea materialelor polimerice
Un mare avantaj al materialelor polimerice este faptul că pot fi prelucrate cu
ușurință pentru a li se da forma dorită. Procedeele de prelucrare cel mai des folosite sunt:
– injectare;
– extrudare;
– suflare.
Pentru procesele de injectare si extrudare se pornește de la un material plastic sub
formă de granule (fig 2.1). Acesta este încălzit până la temperatura de plastifiere, când
devine o masă vâsco -plastică ce poate lua forma cavității unei matrițe (la injectare) sau
forma orificiului matriței de extrudare (la extrudare).

Fig 2.1 Granule de material plastic de diferite culori

2.3.1 Injectarea materialelor plastice
Procedeul de injectare se aplică în special materialelor termoplaste, și foarte rar celor
termorigide. Se pot obține piese cu forme complexe și cu masă de la câteva grame până la 20
de kg, făcându -l astfel un procedeu de prelucrare foarte important în tehnologia prelucrării

MATERIALE POLIMERICE

27
materialelor plastice. Productivitatea este mare, la cele mai complexe obi ecte ciclul de
injectare fiind de max 1…2 minute.
Principiul procedeului de injectare constă în presarea materialului topit în cavitatea
unei matrițe, unde aceasta se solidifică și formează piesa injectată (fig. 2.2).

Fig. 2.2. Mașină de matrițare p rin injectare

Ciclul de procesare la matrițarea prin injectare este foarte scurt, cel mai des durează
între 2 secunde si aproximativ 2 minute, având următoarele etape:
1. Închiderea si strângerea matriței pentru a nu se deschide în timpul procesului;
2. Injecta rea și îndesarea materialului în cavitate;
3. Răcirea si solidificarea materialului în cavitate;
4. Deschiderea matriței și scoaterea piesei .
De cele mai multe ori, dup ă încheierea ciclului de procesare la matrițarea prin
injectare, este nevoie de post -procesare . În timpul răcirii, materialul din canalele matriței
se vor solidifica, atașat de piesă (fig. 2.3). Post -procesarea înseamnă că excesul de material
și bavura se vor îndeparta de pe suprafața piesei, de obicei cu ajutor uno cuțite. Pentru
anumite tipuri de materiale, cum ar fi termoplasticele, excesul de material și bavura se vor
recicla.

MATERIALE PO LIMERICE

28

Fig. 2.3. Bavură pe un buton rotativ

2.3.2 Extrudarea
Este un procedeu de transformare continuă, ce se realizează în urma trecerii forțate
a materialului plastifiat pr in spații tehnologice anume create. Toate materialele
termoplaste se pot prelucra prin acest procedeu, dar numai o parte din ele realizându -se
sub formă de produs finit. Utilizând acest procedeu, se pot obține o gamă largă de
produse, cum ar fi:
 profile pl ine sau tubulare;
 tuburi cu pereți subțiri sau pelicule;
 folii sau plăci continue;
 granule plastifiate și colorate, necesare injectării;
 amestecuri speciale sau reciclarea deșeurilor;
 învelișuri din material termoplaste .
Instalațiile de extrudare a materi alelor plastice se compun din:
o mașină de extrudare (fig. 2.5);
o dispozitivul de extrudare;
o dispozitivele de granulare;
o dispozitivele de calibrare și răcire;
o sistemul de preluare și tăiere a profilului respectiv;
o sistemul de înfășurare (dacă e cazul).

MATERIALE POLIMERICE

29
În figura 2.4 se prezintă schema de principiu a extrudării unui profil din material plastic.

Fig. 2.4 Schema de principiu a extrudării materialelor plastice
Granulele de material plastic sunt alimentate în mod continuu din pâlnia sistemului de
alimentare. Ma terialul ajuns în cilindrul extruderului, avansează înspre partea lui frontală,
fiind transportat de melcul extruderului. Cilindrul este încălzit, temperatura materialului
plastic crescând pe măsura avansului spre partea frontală. Astfel, granulele sunt pl astifiate, iar
materialul este împins prin matrița de extrudare. El va lua forma orificiului, procesul are loc în
mod continuu, astfel rezultând la ieșirea din matriță produsul extrudat. Acesta este preluat în
dispozitivele de răcire, apoi este fie tăiat l a lungimea dorită. fie rulat pe tobe de înfășurare.

Fig. 2.5. Mașină de extrudat materiale plastice

MATERIALE POLIMERICE

30

2.3.3 Matrițarea prin suflare –
Este un procedeu de realizare a pieselor având o formă cavă și prezentând pereți
subțiri sau groși. Un alt lucru important îl reprezintă faptul că forma interioară a piesei ce
rezultă în urma procesului nu este obligatoriu homotetică cu cea exterioară, lucru ce permite
conceperea unor produse cu forme diferite, cu pereți de diferite grosimi, și cu o bună
rezistență mecanică asigurată de orificiile de distribuție ale materialului. Procedeul de suflare
este cel mai folosit la formarea pet -urilor, și altor recip iente de plastic. Procedeul constă în
prinderea capetelor unui tub format dintr -un polimer ce poate fi extrudat, reîncălzit și umflat,
pe pereții matriței, utilizând un tub de suflat aer cald. Răcirea produsului se face introducând
lichide în interiorul să u.
Pentru a obține produs ul finit se pot folosi procedeele următoare:
 extrusion blow molding – pornește de la un produs extrudat (fig. 2.6);
 injection blow molding – pornește de la o preformă obținută prin injectare (fig. 2.7).

MATERIALE POLIMERICE

31
Fig. 2.6 Procedeul extrusi on blowmolding

Fig. 2.7. Procedeul injection blow molding

2.4 Concluzii:
Se estimează faptul că din anul 1950 și până în prezent au fost produse
aproximativ 9 miliarde de tone de plastic, dintre care doar 2 miliarde de tone sunt încă în
folosință. Restul de șapte miliarde sunt sub formă de deșeu, aruncat pe suprafața Terrei. În
acest ritm, American Association for the Advancement of Science, susține că dacă
tendința actuală nu scade, până în anul 2050 vor fi peste 13 miliarde de tone de deșeu
plastic. În pre zent se incearcă popularizarea reciclării, dar care din păcate are o rată de
succes destul de mică, de doar 30% în Europa, 25% în China și 9% în Statele Unite ale
Americii.

MODELAREA TRIDIMENSIONALĂ

32

3 MODELAREA TRIDIMENSIONALĂ

3.1 Introducere
Serviciile ingi nerești de proiectare industrială, ca domeniu de activități
profesionale
specializate, organizate, cu orientare comercială și finalitate economică, au apărut
și s-au dezvoltat în Anglia începând cu sfârșitul secolului XVIII și începutul secolului
XIX, extinzându -se apoi în Germania și America, într -o fază târzie a revoluției industriale,
atunci când nevoia de soluții tehnice inovative în cadrul proiectelor de construcții și de
optimizare a sistemelor de producție existente devenise evidentă și stringentă. Inițial,
serviciile inginerești de proiectare erau sinonime cu ingineria civilă, deoarece în acele
timpuri acesta era cel mai important domeniu de activitate inginerească, fiind legat de
construcția locuințelor și a clădirilor de interes public. Mai târziu, începân d cu ultimii ani
ai secolului XIX, aceste servicii au început să fie livrate regulat către industrie. Așadar,
activitățile inginerești de proiectare industrială s -au dezvoltat istoric în economiile
dezvoltate și complexe ale lumii, acolo unde au existat ce reri din partea unităților
productive, creșterea lor fiind determinată de cerere, mai precis de cererea de schimbare în
modul de realizare a producției .
Termenul de proiectare industrial a fost introdus în anul 1919 de către
americanului Joseph Sinel . Aces t domeniu larg include mai multe activități de proiectare,
cum ar fi: proiectare de servicii, sisteme dar și de produse. Proiectarea unui produs
implică generarea, dezvoltarea și fabricarea unor obiecte cumpărabile. Include atât partea
estetică dar și partea practică a produsului și are nevoie de un echilibru între știință și artă
pentru a avea succes. Forma și funcționalitatea sunt esențiale pentru a avea succes
comercial, iar prin proiectare de produse se poate înțelege procesul de transformare a
ideilor în produse atrăgătoare din punct de vedere estetic. Forma, culoarea, percepția
consumatorului, folosirea și confirmarea sunt câteva elemente cu care se lucrează în
proiectarea unui produs.
Sistemele CAD au devenit mijloace esențiale în concepția de noi pro duse.
Sistemele CAD actuale permit modelarea 3D folosind modele CSG (Constructiv Solid

MODELAREA TRIDIMENSIONALĂ

33
Geometry), combinate cu suprafețe complexe reprezentate prin modele B -Rep (Boundary
Representation) (Wörn, 2000).
3.1.1 Tipuri de reprezentare a informațiilor legate d e produs
Toate informațiile legate de produs se pot reduce la procesul de modelare, care
implică diferite tipuri de modele interdependente. Informațiile referitoare la modelele de
reprezentare se cataloghează în trei tipuri:
 Modele fizice;
 Modele conceptua le;
 Modele analitice .
Fiecare model este folosit pentru reprezentarea grafică a obiectelor din diferite puncte
de vedere și pentru a introduce diverse informații legate de produs, ca de exemplu:
 modelul conceptual, folosit în momentul când principalele int erese sunt informațiile
din faza de concepție constructivă;
 modelul analitic, utilizat pentru reprezentări grafice folosind metode parametrice sau
modelări de solide ;
 modelul fizic, pentru reprezentările convenționale .

Fig. 3.1 Tipuri de modele

MODELAREA TRIDIMENSIONALĂ

34
În anul 1993, se propune noi categorii ale modelelor de produs:
 modelul de produs orientat pe structură – este prima aplicație actuală în tehnica de
modelare a produsului, utilizând sisteme informatice pentru reprezentarea grafică a
produsului. Structura produsul ui este inima activităților de concepție, cum ar fi datele
referitoare la specificațiile produsului, care pot fi stocate folosind modelele orientate
pe structură. Deși aceste tipuri de modele sunt mult limitate în ceea ce privește
reprezentările grafice al e produsului, cum ar fi reprezentarea formei produsului, este
importantă asigurarea unei baze pentru viitoarele optimizări, folosind alte tehnici de
modelare;
 modelul de produs orientat pe geometrie – a fost dezvoltat ca o extindere a modelului
orientat p e structură și are ca principală funcție reprezentarea grafică a produsului.
Modelul orientat pe geometrie este utilizat pe scară largă de aplicațiile CAD/CAM,
satisface cerințele de bază pentru reprezentarea de formă, dar nu este capabil să
descrie inform ații non -geometrice referitoare la produs;
 modelul de produs orientat pe caracteristici – este conceput în primă instanță pentru
reprezentarea modelelor de formă generală, ale suprafețelor și sub forma unui produs
cu elemente coerente de geometrie. Ulterioarele modificări au condus la o largă
utilizare a modelului orientat pe caracteristici î n aplicațiile CAD, o caracteristică de
bază devenind modul de informare generală pentru reprezentarea grafică a diferitelor
repere din componența unui produs. În procesul de modelare al produsului se disting
caracteristici de concepție, fabricație, asambla re și abstracte, fiecare caracteristică
având propriul său domeniu de implementare;
 modelul de produs bazat pe cunoștințe – este un model evoluat, care folosește tehnicile
inteligenței artificiale. Acest model tolerează informații raționale, referindu -se la
expertize și experiența conceptorului asupra unei clase de produse deja existente, pe
durata procesului de modelare. În prezent, unele metode implementate pot fi folosite
în modelele bazate pe cunoștințe, cum ar fi modele bazate pe reguli, modele bazate pe
constrângeri și tehnici orientate pe obiect;
 modelul de produs integrat sau modelul global al produsului (Fig. 3.3) – este
combinația funcțională a tuturor modelelor de produs prezentate. Modelul de produs
integrat este folosit pentru a ajuta toate act ivitățile de concepție, pornind de la analiza
funcțională, studiul conceptual, concepția detaliată, planificarea procesului,
programarea numerică, fabricarea și asamblarea produsului, până la controlul final.

MODELAREA TRIDIMENSIONALĂ

35
Începând cu anii ‘80, în metodele și modurile d e producție au început să se
implementeze, într -un mod foarte alert, sistemele digitale. Evoluția sistemelor IT și a
diferitelor sisteme de reprezentare grafică CAD (Fig. 3.4), de la 2D la 3D și așa numitele
modele „ digital mock -up”, s-a intrat în era fabr icației digitale. În general, algoritmii de
reprezentare grafică a produsului se bazează pe reprezentarea ortogonală și lucrează vectorial,
în coordonate omogene, folosind curbe analitice și sintetice, parametrice. Modelarea și
vizualizarea reprezintă tehn ici de abstractizare și de reprezentare a diferitelor fenomene la
care este supus viitorul produs, în contextul modelării, prin intermediul utilizării diferitelor
sisteme informatice care au atins un nivel ce permite înlocuirea cu succes, în multe cazuri, a
realizării unui prototip real sau a testelor pe acesta.

3.1.2 Modele de reprezentare geometrică
Un model geometric este definit ca o reprezentare completă a unui obiect cuprinzător,
prin utilizarea atât a informațiilor grafice (desene, schițe etc.), cât și a celor non -grafice (caiet
de sarcinii, liste de funcții, caracteristici etc.). Din punct de vedere grafic, obiectele pot fi
reprezentate 2D, caz în care au o secțiune transversală constantă, și 3D, având o secțiune
transversală variabilă. (fig. 3.2)

Fig. 3.2 Modele geometrice

MODELAREA TRIDIMENSIONALĂ

36
În general, în aplicațiile inginerești, pentru reprezentări grafice ale obiectelor spațiale
se folosesc trei tipuri de modele:
 modele de reprezentare prin muchii (Wireframe Models) – sunt cele mai simple,
dar și cele mai sărace în informații. Pentru a reda obiectul, de fapt un schelet al
său, asemănător cu o rețea de sârmă, se utilizează doar puncte și elemente liniare
de lungime finită;
 modele de reprezentare prin suprafețe (Surface Models) – delimitează un obiect
tridimension al, se bazează pe modelarea de tip „coajă” a obiectului 3D, elementele
geometrice utilizate sunt fațete (patrulatere, triunghiuri) de arie finită, elemente
liniare finite;
 modele de reprezentare prin volume (Solid Models) – sunt cele mai e modele de
redare a unui obiect spațial. Obiectul este generat din forme simple, majoritatea
descriptibile analitic, combinate între ele pentru a genera forma spațială dorită.
Modelului i se poate asocia o densitate de material, se pot determina proprietăți de
corp fizic.
Modele reprezentate prin suprafețe utilizează o rețea de tip plasă (mesh), care
generează între muchiile definite ale modelului diferite curbe (un caroiaj cu un anumit pas).
Un alt mod de vizualizare este acela al folosirii tehnicilor de umbrire (Shading), acesta
punând în evidență muchiile modelului, sau printr -o umbrire graduală (Rendering), utilizând
una sau mai multe surse de iluminare în raport cu obiectul modelat și direcția de observare .
Modelele de solid, bazate pe arborele constructiv (Constructive Solid Geometry CSG),
sunt generate vectorial ca și mulțime a punctelor delimitate de suprafața obiectului și referite
relativ la spațiul de reprezentare (fig. 3.3). Ele pot fi reprezentate atât prin muchii vizibile cât
și prin muchii ascunse, caz în care se poate aprecia mai ușor poziția și orientarea piesei față de
utilizator.

Fig 3.3 Modele de reprezentare geometrică

MODELAREA TRIDIMENSIONALĂ

37
De asemenea, solidul poate fi prezentat prin suprafețe care îl mărginesc, utilizând un
caroiaj de tip mesh , cât și prin randarea acestuia , iar prin alegerea unui sistem de iluminare
orientat adecvat se pot pune în evidență mult mai sugestiv aspecte ale geometriei obiectului.
Principalele aplicații software CAD realizează modelarea produsului prin crearea
arborelui constructiv (Constructive Solid Geometry CSG), care este cea mai populară schemă
de creare a solidelor, fiind bazată pe faptul că, din punct de vedere topologic, un obiect fizic
poate fi descompus în volume primitive. Prin compunerea mai multor volume primitive
operate boolean se r ealizează un obiect compozit.
Aplicațiile software CAD din domeniul produselor mecanice sunt bazate pe
dezvoltarea solidelor primitive pe baza schițării bidimensionale parametrice. Modelul
geometric este dezvoltat pornind de la schițarea parametrică, într -un plan de referință, al unui
contur închis sau deschis. După realizarea completă a constrângerilor geometrice cât și
topologice ale conturului, acesta este transformat în corp de bază, printr -unul din procedeele:
extrudare, revoluție, translatare sau potr ivire spațială.

3.1.3 Modele de reprezentare prin domenii
Acest tip de modelare prin domenii abordează concepția unui system mecanic pornind
de la o descriere abstractă spre una concretă.
Un sistem mecanic poate fi reprezentat prin patru domenii:
 domeniul de proces , care descrie transformările fizice care au loc în sistem;
 domeniul de func ționalitate , care exprimă rezultatele așteptate ale sistemului;
 domeniul de organologie , care reprezintă entitățile care răspund la rezultatele
așteptate ale sistemului .
Domeniile întrețin relații cauzale, permițând trecerea de la unul la altul, în interiorul
modelului. Produsul este definit cu ajutorul unei reprezentări genetice, cromozomul traducând
rezultatele concepției. Această reprezentare se bazează pe elementele ce lor patru domenii.
Activitatea de concepție se efectuează cu ajutorul a trei operații de bază, care modifică
compoziția cromozomului și influențează asupra elementelor domeniilor:
 operația detaching permite separarea unui element de concepție a modelului d e produs,
ajustarea lui în scopul satisfacerii unei nevoi specifice;
 operația synthesis asigurăcrearea unui nou element de concepție pornind de la
compunerea sau descompunerea elementelor existente;

MODELAREA TRIDIMENS IONALĂ

38
 operația weaving traduce inserarea în modelul de produs a unui nou element, creând
relațiile necesare cu mediul său.

3.1.4 Modele de reprezentare funcțională
Modelul FBS (Function –Behavior –State) propune o reprezentare funcțională a
obiectului în termen de entități, atribute ale acestor entități și relații într e entități.
Entitatea function reprezintă expresia intențiilor de concepție. Entitatea behavior se
definește ca secvența schimbărilor entității state a unui obiect. Obiectul este văzut după trei
niveluri de abstractizare.
Pentru evaluarea modelului au fos t definite patru tipuri de relații între entități: relația
decomposed into arată transformarea unei entități în sub -entități; relația condition by exprimă
nevoia exhaustivă a unei entități function B de a preciza entitatea function A, această relație
trebu ind suportată de o relație cauzală la nivelul entităților behavior asociate entităților
function; relația enhanced by pune în evidență complementul de informație pe care îl aduce o
entitate function B la modifier A legată de entitatea function A; relația d escribed as
explicitează detaliile date prin modifier în mod din ce în ce mai concret .

3.1.5 Modele de reprezentare structural și funcțională
Concepția unui produs poate fi mai eficientă dacă datele sunt structurate. Pornind de la
această constatare a fos t propus un model de produs structural și funcțional capabil să
integreze definirea funcțiilor, crearea arhitecturii, alegerile tehnologice etc. Aspectul
structural definește limita sistemului și organizarea componentelor sale în spațiu. Aspectul
funcționa l reprezintă identificarea proceselor care intervin în cadrul sistemului: schimburi,
transferuri, fluxuri etc.
Modelarea produsului constă în definirea elementelor structurale (entități, relații,
frontiere, componente și constrângeri), la care sunt adăugat e informații sau noțiuni capabile să
reprezinte comportamentele produsului. Entitățile sunt atomi de modelare (nedecompozabili).
Relațiile traduc interacțiunea între două sau mai multe entități. Frontiera este un subansamblu
de entități care intervin în in teracțiunile pe care un produs le întreține cu mediul său. O
componentă este un ansamblu de entități alăturate prin relații, care posedă o frontieră și
parametri de definire. O constrângere reprezintă dependențele între parametrii de definire a
entităților , relațiilor și componentelor.

MODELAREA TRIDIMENSIONALĂ

39
Demersul de concepție funcțională, pornind de la caietul de sarcini funcțional, constă
în căutarea într -o bază de componente pe cele care sunt susceptibile să constituie o soluție
tehnologică care să satisfacă funcțiile. Aces t demers se bazează pe anumite principii:
independență, decompozabilitate, neredondanță, coerență. Procesul este segmentat prin stări
de concepție care corespund ansamblului de informații prezente în modelul de produs înainte
de a interveni o nouă decizie. Fiecare decizie poate fi asimilată cu o tranziție între două stări
de concepție. La modelul de produs se asociază un graf “stare -tranziție”, care poartă istoricul
deciziilor care au fost luate pentru concepția produsului.

3.1.6 Modele de reprezentare pri n funcții și entități
Modelul creat permite legarea descrierii funcționale de reprezentarea geometrică a
produsului. El se bazează pe conceptele de funcții, entități tehnologice și entități frontiere.
Funcția ușurează transcrierea rezultatelor caietului de sarcini funcțional (graful de
interacțiuni, diagrama FAST etc.) și desfășurarea unei concepții orientată spre satisfacerea
obiectivelor. Funcția se exprimă printr -un verb și, dacă e necesar, un complement. Aceasta se
reprezintă grafic printr -un dreptunghi , pentru a păstra formalismul folosit în analiza
funcțională. Ea se definește printr -un ansamblu de parametri și este limitată printr -un
ansamblu de constrângeri, numite “meserii”. Funcția permite specificarea entității tehnologice
prin identificarea entit ăților frontiere.
Entitatea tehnologică (ET) asigură legătura cu componentele modelelor geometrice
și / sau fizice manipulate în mod curent de conceptori, permițând concretizarea materială a
produsului. Entitatea tehnologică se poate defini ca un obiect co nceptual, coerent din punct de
vedere tehnologic și semantic față de funcție. Formalismul grafic folosit este o elipsă, fiind
caracterizat prin numele său, un ansamblu de parametri și entitățile sale frontiere.
Entitatea frontieră (EF) este interfața sau punctul de atașare dintre o funcție și o
entitate tehnologică. Ea este considerată ca o subentitate tehnologică, deci va avea ca
formalism grafic tot o elipsă. Parametrii săi reprezintă un subansamblu al parametrilor entității
tehnologice la care este ataș ată. Ea aparține unei singure entități tehnologice și este legată cel
puțin cu încă o entitate frontieră, trecând printr -o funcție.
Pentru a asigura exploatarea modelului se aplică următoarele principii (reguli):
– descompunerea ;
– agregarea ;
– nivelurile de ab stractizare și conformitatea.

MODELAREA TRIDIMENSIONALĂ

40
Aceste principii permit structurarea rezultatelor în acord cu dinamica procesului de
concepție, urmărind desfășurarea progresivă a acestuia.
Pe baza caietului de sarcini funcțional, pornind de la funcțiile de serviciu, graful de
interacțiuni (APTE) și diagrama FAST de ordonare a funcțiilor, conceptorul definește
entitățile tehnologice care concretizează arhitectura produsului susceptibil să răspundă
obiectivelor fixate în expresia necesității. Caracterizarea entităților tehnolo gice făcându -se
prin afinări succesive a entităților lor de frontiere și a parametrilor lor, este posibil să se
deducă primitive geometrice care pot fi reprezentate în modelorul CAD.

3.1.7 Modele de reprezentare multi -vederi
Unul dintre cele mai complete modele de produs este modelul multi -vederi, care
integrează ciclul de viață al produsului în faza de concepție, prin integrarea ansamblului de
specialiști care intervin. El se bazează pe metodologia de inginerie integrată, permițând
intervenția simultană a tuturor participanților în faza de concepție a produsului.
Metodologia de concepție integrată – concepția unui produs începe de la caietul de
sarcini, care descrie funcționalitățile dorite. Într -o primă etapă, de concepție inițială, se
definește graful f uncțional -structural. Cea de -a doua fază corespunde concepției detaliate, care
face obiectul unei veritabile faze de integrare a diferitelor profesii ce concură la definirea
produsului. Cunoștințele diferitelor profesii ale conceptorilor sunt modelate prin entități,
reguli de fabricație sau module tehnologice.
Formatismul modelului de produs – modelul de produs definește structurarea și
asocierea elementelor (componentelor) într -un sistem, precizând interfețele elementelor cu
exteriorul. Asocierea elementel or este realizată de -a lungul legăturilor prin uniuni.
Formatismul modelului de produs este prezentat în figura 3.4.

MODELAREA TRIDIMENSIONALĂ

41

Fig. 3.4 Formatismul modelului de produs
Componentul reprezintă un ansamblu material identificabil, putând fi o parte a unei
piese, o pi esă unică sau un grup de piese. El va fi schematizat printr -un dreptunghi care
conține denumirea.
Legătura este o caracteristică a unui component, care permite o privire exterioară
asupra componentului. Legătura va fi schematizată printr -un oval care conți ne denumirea.
Relația exprimă o uniune între două sau mai multe legături. Ea este reprezentată
printr -un dreptunghi rotunjit care conține denumirea.
Modelul de date este completat prin operatori de descompunere, operatori de
substituție, și prin reprezenta rea multi -vederi:
 descompunerea unui component permite obținerea diferitelor niveluri de abstractizare;
 substituția permite înlocuirea, la același nivel de abstractizare, a unei relații printr -un
ansamblu de componente, legături și relații, în scopul speci ficării relației înlocuite;
 reprezentarea multi -vederi permite diferite descompuneri ale unui component din
puncte de vedere diferite.

Fig. 3.5 Reprezentare multivederi

MODELAREA TRIDIMENSIONALĂ

42
Modelul de produs multi -vederi reprezintă produsul văzut din punctul de vedere
specific al fiecărui specialist participant la concepție (Fig. 3.6). Perpendicular pe axa vederilor
sunt reprezentate succesiv diferitele modele ale produsului, privite din punct de vedere
funcțional, structural, al prelucrării, al asamblării, al mentenanței, al reciclării etc.

Fig. 3.6 Modelul de produs multivederi

Modelorul de concepție integrată se bazează pe modelul de produs prezentat. El
permite accesul diferiților participanți la concepție, fiecare conectat prin stația lui de lucru, la
baza de date pr odus. Construcția modelului de produs, folosind formalismul modelului de
date, se face prin decizia fiecărui participant de a adăuga componente, legături sau relații la
modelul existent.
Modelorul permite fiecărui participant la concepție să utilizeze bib lioteca de entități
proprie specialității sale. Noțiunea de vedere permite separarea descrierilor unui component în
raport cu interesele diferite. În mod normal, ansamblul modelului de produs nu este distribuit
fiecărui participant, doar informațiile gener ale. Restul informațiilor, specifice unui participant
de o anumită specialitate, sunt accesibile pe baza unei autorizări speciale. O selectare a
vederilor direct accesibile este făcută în funcție de specialitatea participantului la concepție.
Trebuie deci administrate mai multe vederi ale produsului. Informațiile fiecăreia dintre ele
trebuie să fie stocate și să poată fi accesibile. Nucleul acestui sistem de concepție este format
de bază de date asupra produsului. Orice participant, de o anumită profesie, t rebuie să poată
avea acces la această bază de date. Sistemul de concepție integrată este realizat într -o
arhitectură client -server (Fig. 3. 7).

MODEL AREA TRIDIMENSIONALĂ

43

Fig 3.7 Sistemul de concepție integrată

3.2 Proiectare asistată de calculator
Apariția și dezvoltarea control ului numeric în anii 50, marchează începutul procesului
de automatizare a mașinilor -unelte. Este un fapt recunoscut că introducerea comenzii
numerice a însemnat debutul unui proces de inovare în activitățile de proiectare și producție a
bunurilor. Astăzi e xistă fabrici aproape complet automatizate care sunt capabile să
manufactureze o diversitate de produse.
In proiectarea și fabricarea asistate de calculator sunt două domenii care s -au dezvoltat
simultan, fiind tratate într -o viziune comună pe baza legătur ilor naturale care există între
activitățile de proiectare și manufacturare:
 CAD
 CAM
CAD/CAM este un acronim care înseamnă proiectare și fabricare cu ajutorul
calculatorului.
Proiectarea asistată de calculator ( computer aided design ) este definită ca o a ctivitate
de utilizare a unui sistem de calcul în proiectarea, modificarea, analiza și optimizarea
proiectării. Sistemul de calcul este format din echipamente și programe care asigură funcțiile
necesare în proiectare.
Fabricarea asistată de calculato r ( co mputer aided manufacturing ), se definește ca
utilizare unui sistem de calcul în activitatea de planificare, conducere și control al operațiilor
unei fabrici, prin orice interfață directă sau indirectă dintre calculator și resursele de producție.
Unele din tre aceste aplicații au încorporate și module de rezistență.

MODELAREA TRIDIMENSIONALĂ

44
3.2.1 Programe folosite în proiectarea asistată de calculator
 SolidWorks
SolidWorks este un software de modelare 3D care utilizează o abordare parametrică
bazată pe trăsături care a fost initial dezvoltată de PTC (Creo / Pro -Engineer ) pentru a crea
modele si ansambluri. Software -ul este scris pe Parasolid -kernel.
Avantajele utilizării software -ul SolidWorks:
– Testare și validare înainte de producție – soft-ul permite o simulare a funcționării
oricărui produs proiectat, pentru a stabili înainte de procesul de producție propriu -zis,
dacă există defecte, nereguli, precum și perioada de durabilitate, dinamică și modul de
funcționare ;
– Ușurință la utilizare – având o interfață user -friendly (fig. 3.7) , ușor de utilizat, acest
soft permite concentrarea atenției asupra produsului, și nu asupra modulului în care se
utilizează soft -ul. Acest program maximizează productivitatea angajaților și a
companiilor, printr -un sistem pus la punct pe principiul built-in intelligence ;
– Evaluarea produsului încă din faza de proiectare – instrumentele de proiectare puse la
dispoziție de SolidWorks minimizează nevoia de training a personalului, permițând
crearea de modele rapid și fără erori. Produsele pot fi evaluate din pun ct de vedere al
fezabilității, a componentelor, precum și a materialelor folosite încă din etapa de
proiectare, cee ace va duce la o ieșire cât mai rapidă a produsului pe piață, cu costuri
tot mai mici ;
– Comunitate – întreaga rețea de utilizatori SolidWorks este la dispoziția fiecărui
utilizator, pentru ca networking -ul joacă un rol important în dezvoltare. Astfel, puteți
intra în contact cu personae din aceeași arie de expertiză.

MODELAREA TRIDIMENSIONALĂ

45

Fig. 3.7 Interfață SolidWorks

 Catia
Catia (Computer Aided Three Dimensiona l Interactive Application) este un software
CAD/CAM/CAE dezvoltat de compania franceză Dassault Systemes și comercializat în
întreaga lume de IBM. Scrisă în limbajul de programare C++, este temelia suitei software a
Dassault Systemes.
Software -ul a fost cr eat după 1970 și înainte de 1980 să ajute la dezvoltarea avionului
de luptă cu reacție Mirage , apoi a fost adoptat în industria aerospațială, auto, construcția de
ambarcațiuni, și multe alte industrii.
Catia oferă mai multe etape de dezvoltare a produselor (CAx), inclusiv
conceptualizare, proiectare (CAD), inginerie (CAE) și producție (CAM). De asemenea,
facilitează ingineria colaborativă pe mai multe discipline în jurul platformei sale
3DEXPERIENCE, incluzând proiectarea suprafețelor și a formei, design -ul sistemelor
electrice, fluide și electronice, ingineria mecanică și ingineria sistemelor.
Software -ul este utilizat într -o mare varietate de industrii, de la industria de
automobile și echipamente industriale, până la industria aerospațială și a construcți ilor navale.

MODELAREA TRIDIMENSIONALĂ

46

Fig. 3.8 Interfață Catia

 Autodesk Inventor
Autodesk Inventor (fig. 3.9) este un software 3D de modelare CAD folosit pentru a
proiecta, vizualiza și testa ideile de produs. Cu ajutor său se pot crea prototipuri de produse
care simulează cu p recizie greutatea, tensiunile, frecările și multe alte mărimi ale produselor și
componentelor acestora. Inventor este bine cunoscut nu doar datorită caracteristicilor sale
precise de modelare 3D, dar și datorită instrumentelor sale integrate de simulare și proiectare
CAD. Aceste lucruri sporesc productivitatea, contribuie la reducerea erorilor, dar pot fi și
integrate în reducerea termenelor de dezvoltare la jumătate.
Inventorul oferă un mediu familiar de proiectare și multe comenzi compatibile cu
AutoCAD ș i cu fișierele DWG (drawing). Prototipurile pot fi realizate cu ușurință prin
integrarea desenelor 2D AutoCAD și a datelor 3D într -un model digital care va servi drept o
reprezentare virtuală a produsului final. Astfel, inginerii sunt capabili să procreiez e și să
simuleze mai bine produsele fără a fi nevoie să se creeze prototipuri fizice.

MODELAREA TRIDIMENSIONALĂ

47

Fig. 3.9 Interfață Autodesk Inventor

 Solid Edge
Solid Edge este un software CAD de modelare 3D. Rulează pe Microsoft Windows
(fig. 3.10) și asigură modelarea solidelor , modelarea ansamblelor și capabilități de desenare a
desenelor tehnice pentru ingineri mecanici.
Inițial dezvoltat și lansat de Intergraph în 1996 folosind nucleul de modelare
geometrică ACIS geometric modeling kernel mai târziu fiind schimbat cu nucleul Parasolid.
În 1998 a fost achiziționat și dezvoltat în continuare de către UGS Corp.În 2007, UGS a fost
achiziționată de divizia Automation & Drives Division a Siemens AG. Compania UGS și -a
schimbat numele în Siemens PLM Software în 1 octombrie 2007. Din septembrie 2006
Siemens oferă o versiune 2D gratuită numită Solid Edge 2D Drafting.

Fig. 3.10 Interfață Solid Edge

MODELAREA TRIDIMENSIONALĂ

48

 Pro/ENGINEER
Pro/ENGINEER este un software parametric 3D (fig. 3.11) CAD/CAM/CAR create de
Parametric Technology Corporation (PTC). Acesta a fost primul software parametric de
modelare 3D de pe piață. Aplicația rulează pe platforme Microsoft Windows, Linux și UNIX
și oferp posibilități de modelare de solide, de redactare, de asamblare de modele, de simulare
dinamică, de analiză element finit , de NC pentru ingineri mecanici.

Fig. 3.11 Interfață Pro/ENGINEER

STUDIU DE CAZ

49
4 STUDIU DE CAZ

În această lucrare a fost conceput un nou model de cooling pad pornind de la un model
deja existent pe piață, utilizându -se tehnologii bazate pe prototipare digitală.
Scopul lucrării este de a folosi programele de tip CAD/CAM/CAE pentru a demonstra
utilitatea reproiectării unui produs deja existent , precum și avantaje le conferite .
Produs supus modificării este un cooling pad format din componente plastice și
metalice. Acest produs este relativ simplu, fără suficiente elemente care să satisfacă nevoile
clientului , lucru ce îl face o alegerea ideală pentru o lucrare de r eproiectare.
4.1 Cercetarea și alegerea produsului de referință
Pentru execuția acestei lucrări s -a căutat o soluție simplă existentă deja pe piață care
permite îmbunătățiri de design, ale caracteristicilor și elementelor funționale. Rezultatul final
trebu ie sa fie un produs nou, îmbunătățit, ușor de utilizat, cu un design atrăgător și ieftin.
In ultimul deceniu, au crescut exponențial performanțele și capacitățile laptop -urilor.
Din nefericire, siguranța consumatorilor și protejarea componentelor device -urilor nu s -a
bucurat de aceeași creștere, în schimb ele dezvoltându -se încet.
După un studiu realizat asupra nevoilor clienților, s -a constatat că produsul pe care l –
am ales pentru această lucrare și anume un cooling pad (fig. 4.1) poate avea mai multe func ții
decât oferă la ora actuală.

Fig. 4.1 Cooling Pad

STUDIU DE CAZ

50

4.2 Analiza și conceperea produsului
Asupra produsului se efectuează o analiză amănunțită asupra fiecărei componente în
parte, atât din punct de vedere al funcționalității cât și al materialului utili zat. Pe parcursul
acestui proces, se discută opinii, idei de îmbunătățire și se efectuează schițe cu design -ul
noului produs. Schițele se pot realiza prin desene sau prin soft -urile de modelare 3D. Aceste
schițe au rolul de a afișa cerințele și nevoile cli enților și de a oferi o perspectivă asupra noului
produs. Deși aceste schițe nu reprezintă varianta finală a produsului, ele reprezintă un punct
de referință atât pentru client cât și pentru proiectant.
După terminarea studiului fiecărei piese în parte și a rolurilor pe care acestea le
îndeplinesc, se stabilesc îmbunătățirile care urmează să fie aduse, în funcție de cererea
clientului și dorința de investiție a producătorului.

4.3 Proiectarea produsului
Pentru a crește considerabil șansele de reușită ale a cestui produs pe piață, s -a realizat
pe lângă îmbunătățirea vechilor caracteristici, și adăugarea de noi funcții esențiale pentru a
face față competiției. Produsul fiind alcătuit din mai multe componente, prima pe care o vom
proiecta va fi placă de bază, p e care vor fi montate toate celelalte componente.

4.3.1 Conceperea plăcii de bază
Prima modificare adusă produsului este de creștere a dimensiunilor. Fiind conceput
pentru notebook -uri și laptop -uri de mici dimensiuni, dimensiunea acestuia este de 14 inci .
Pentru a avea acces la o piață mai largă, s-a hotărât creșterea dimensi unii cu 3 inci, ajungând
astfel la o mărime a diagonalei de 17 inci, pretându -se astfel și pentru laptop -uri de gaming și
high-end. Se pătrează teșiturile din colțuri (fig. 4.2) , aces tea conferind un design plăcut și
reducând consumul de material .

STUDIU DE CAZ

51

Fig. 4.2 Forma de la care se pleac ă

În următoarea fază, modificăm partea inferioară a produsului, teșind trei din cele patru
laturi din partea de jos la o rază de 50 mm (fig.4.3). Aceste t eșituri vor avea atât rolul de
stilizare al produsului, cât și de o mai bună ventilație. În partea superioară aplicăm comanda
Extrude Cut pe o distanță de 4 mm, după care utilizăm comanda Shell, lăsând grosimea piesei
de 4 mm , excluzând partea din spate un de grosimea lasată va fi de 9 mm (fig. 4.4). Aplicând
comanda Extrude Cut, va rezulta o margine interioară de mici dimensiuni. Această margine va
avea un rol important în final, servind drept constrângere la asamblarea finală.

Fig. 4.3 Vedere din partea inferioară

STUDIU DE CAZ

52

Fig. 4.4 Vedere din partea superioară
Următorul pas este vital, pentru ca prin creșterea dimensiunilor produsului, trebuie să
mărim și caracteristicile funcționale ale acestuia. Iar una dintre cele mai importante
caracteristici este debi tul de aer produs. De aceea, toată atenția a fost îndreptată asupra
ventilatorului. Produsul vechi era conceput cu un singur ventilator, având dimensiunea de 80
mm. În urma unor considerente generale, s -a decis că îmbunătățirea care ar avea cel mai mare
impact p ozitiv asupra produsului este de a adăuga încă două ventilatoare. Datorită creșterii
dimensiunii carcasei, încă o imbunătățire se poate efectua, și aceea de creștere a dimensiuni
ventilatoarelor de la 80 mm la 110 mm. Amplasarea acestor ventilatoare în car casă s -a realizat
ținând cont de poziția componentelor laptop -ului care degajă cea mai mare cantitate de
căldură. Astfel, ea se face în forma unui triunghi isoscel cu una dintre muchii în partea
superioară a cooling pad -ului. (fig. 4.5). În jurul locului u nde vor fi amplasate ventilatoarele,
folosind comanda Extruded Boss/Base, vor fi proiectate 3 cercuri cu înalțimea de 2 mm,
acestea având rol de afișare a spațiului ocupat de ventilatoare și rol de creștere a rigidității
produsului.

STUDIU DE CAZ

53

Fig. 4.5 Alegerea po ziției ventilatoarelor
O etapă importantă este aceea de proiectare a orificiilor de prindere a ansamblului (fig.
4.6). Prin aceste orificii vor trece șuruburile care vor fixa rama pe placa de bază. În urma
consultării produsului vechi, se consider că număr ul de găuri necesare ar fi de zece. Execuția
se realizează utilizând comanda Extrude Boss/Base.

Fig. 4.6 Orificii de fixare

STUDIU DE CAZ

54
Următorul pas este de concepe al locului în care vor fi amplasate piciorușele de sprijin
(fig. 4. 7). Aceste mici punct e de sprij in au două roluri importante:
 De a mării nivelul de comfort al utilizatorului;
 De a ajuta la creșterea debitului de aer care circulă în interiorul cooling pad -ului.

Fig. 4. 7 Vederi din diferite poziții ale locului amplasării piciorușelor
În cele ce urm ează, vom crea spațiile care vor determina nivelul de ventilație al
produsului. Analizând funcționalitatea produsului, decidem că pentru a avea un randament
bun al produsului, este necesar ca ventilați a să se facă prin două parți : primul sistem prin care
se va face ventilația în orice moment al funcționării produsului este reprezentat de zona teșită
exterioară a cooling pad -ului. Al doilea sistem de ventilație va fi proiectat pe partea inferioară,
și modelată sub fiecare ventilator. Acest sistem va putea fu ncționa atunci când cooling pad -ul
va fi în poziție ridicată.

STUDIU DE CAZ

55
Astfel, realizăm proiectarea primului sistem de ventilație, situat pe lateral (fig. 4. 8).
Forma aleasă a orificiilor este prezentată în figura 4. 7.

Fig. 4. 7 Orificii laterale
Dimensiunea ori ficiilor o alegem astfel încât sa nu fie greu de realizat, dar nici să nu
existe posibilitatea ca diferite obiecte să pătrundă în interiorul carcasei.

Fig. 4. 8 Orificiile laterale

STUDIU DE CAZ

56

Al doilea sistem de ventilație îl proiectăm pe suprafețele unde vor ven i montate
ventilatoarele (fig. 4.10) . Forma aleasă a orificiilor este prezentată în figura 4.9.

Fig. 4.9 Orificiu suprafață interioară
Acest sistem își va exercita funcția doar atunci când cooling pad -ul se va afla în
poziție ridicată, făcând posibilă p ătrunderea unui mai mare debit de aer în interiorul său.
Design -ul său a fost inspirat de vechiul produs, cât și de sistemul de ventilație lateral.

STUDIU DE CAZ

57

Fig. 4.10 Prezentare orificii suprafața inferioară
Analizând construcția cooling pad -ului de la care am pornit, observăm că singurele
puncte de sprijin al e plasei de metal care acoperă baza sunt constituite de rama de plastic de
care acesta este prins. Ținând cont de dimensiunea acestuia și de tipul de calculatoare pentru
care a fost conceput, el nu necesită alte puncte de susținere.
Pe de altă parte, cooling pad -ul pe care îl proiectăm are o suprafață mai mare și este
destinat laptop -urilor high end, laptop -uri care în general au o masă mult mai mare. Dacă
lăsăm ca singurele puncte de sprijin să fie constitu ite de rama de plastic, atunci plasa de metal
pe care va fi așezat laptop -ul va forma o adâncitură în zona de mijloc. Tocmai de aceea, a fost
necesară proiectarea unor puncte de sprijin, care să ajute la susținerea greutății aplicate plasei
de metal. Acest e piciorușe sunt în număr de 8, dispuse în jurul suprafețelor unde vor veni
asamblate ventilatoarele (fig. 4.11).

Fig 4.11 Așezarea piciorușelor de sprijin

STUDIU DE CAZ

58

Datorită lungimii lor și a rolului pe care îl au, există riscul ca piciorușele să se rupă de
la nivelul bazei. Pentru eliminarea acestui risc, pe fiecare dintre aceste puncte de sprijin se
proiectează câte trei sau patru nervuri, dispuse la o distanță de 900 între ele (fig. 4.12).

Fig. 4.12 Construcție piciorușe cu nervuri
Un alt aspect de care s -a ținut cont este că ventilatoarele necesită electricitate pentru a
rula. Pentru aceasta, fiecare ventilator necesită câte o conexiune care să facă legătura între
PCB și motorașele lor. Această conexiune se va realiza cu ajutorul unui cablu electric. Pentru
a împiedica întâmpinarea problemelor, ca de exemplu tăierea cablului de către ventilator, s -au
proiectat trei canale conducătoare (fig 4.13), câte unu pentru fiecare ventilator.

Fig. 4.13. Canale de așezare ale cablurilor

STUDIU DE CAZ

59

Următorul aspect asupra căruia se îndreaptă atenția este stabilitatea produsului. Pentru
a-i asigura o stabilitate cât mai bună pe orice tip de suprafață, părții inferioare i se proiectează
niște suprafețe în care vom atașa, utilizând un adeziv, niște piciorușe de gum ă.
Următoarele cons trucții care vor fi proiectate sunt niște cilindri de dimensiuni mici
(fig. 4.14), situați în partea superioară, cu rolul de susținere a tijei ventilatoarelor.

Fig. 4.14 Unul dintre cilindri de susținere
Un alt aspect care urmează să fie realizat este î mbunătățirea funcționalității față de
produsul vechi. Modelul de la care am pornit are un singur port, și anume USB, cu rol de
alimentare cu energie electrică. Dorind să aducem îmbunătățiri noului produs, se va monta o
altă plăcuță PCB, conținând următoare le:
– 3 port -uri USB ;
– Un port HDMI ;
– Un buton de pornire/oprire .
Prin creșterea numărului de port -uri USB, se mărește numărul de device -uri care pot fi
conectate la un laptop. Cu ajutorul acestui produs, prin utilizarea unui port USB, apar alte
două porturi a diționale care pot fi folosite. De asemenea, port -ul HDMI joacă un rol foarte
important în ziua de azi, pentru că prin intermediul său putem crește numărul de display -uri
afișate de către laptop. Adițional s -a făcut alegerea unei placuțe PCB care conține ș i un buton
ON/OFF, mărindu -se astfel comoditatea utilizării. L -a oprirea cooling pad -ului, nu mai este
necesar ca de fiecare dată să se deconecteze mufa USB, ci aceasta se face prin simpla apăsare
a unui buton. Montarea plăcuței PCB se va face în partea di n spate a cooling pad -ului, iar
pentru a se putea realiza conectarea și utilizarea port -urilor, se va executa o decupare (fig.
4.15).

STUDIU DE CAZ

60

Fig. 4.15 Orificii pentru conectivitate
Tot pentru această placuță PCB este nevoie realizarea unor suporți pe care să se fixeze
(fig. 4.16) . Aceștia se construiesc similar cu cei care ajută la susținerea plasei de metal.

Fig. 4.16 Suporți pentru fixarea plăcuței PCB.

Ajungând în acest punct, încheiem faza de concepere a componentei și trecem la cea
de îmbunătățire a de sign-ului. Analizând piesa, hotărâm ca primele îmbunătățiri aduse să fie
de mărire a numărului de orificii ale ambelor sisteme de ventilație.

STUDIU DE CAZ

61

STUDIU DE CAZ

62

Fig. 4.17 Exemple de înainte/după execuția îmbunătățirii de design

Prin execuția acestor orificii, s e aduc următoarele beneficii:
– Scăderea consumului de material;
– Prezentare unui design mai plăcut;
– Creșterea debitului de aer ce poate pătrunde în produs.
O altă îmbunătățire se realizează în partea din spate a produsului, deasupra port -urilor
USB. Această modificare este necesară pentru a se putea realiza montarea plăcuței PCB, dar
totodată oferă o îmbunătățire a design -ului produsului.

STUDIU DE CAZ

63

Fig. 4.18 Îmbunătățire de design executată în partea din spate

Ultima îmbunătățire adusă este de rotunjire a marginil or exterioare ,pentru a îi
îmbunătăți design -ul și a -l face mai plăcut la atingere.

4.3.2 Prezentarea componentelor produsului
 Ventilatorul
Pentru a crește eficacitatea produsului, s -a făcut trecerea de la un ventilator cu
dimensiunea de 80 mm la unul cu 1 10 mm . Au fost mărite și dimensiunile butucului comun,
iar numărul de pale a fost crescut de la 11 la 12. Pentru a se putea realiza asamblarea acestuia,
în interiorul butucului comun a fost proiectat un cilindru în care se va introduce tija de
susținere.

STUDIU DE C AZ

64

Fig. 4.19 Vederi ventilator
 Piciorul de susținere
Acest mic component are atât rolul de crește debitul de aer care pătrunde în piesă, cât
și de a mări comfortul utilizatorului. Asamblarea acestuia se va face în partea inferioară a
plăcii de bază, prin p resare. Schimbarea poziției acestuia din închis/deschis se face cu ajutor a
două suprafețe cilindrice situate de o parte și de alta a piesei, având funcția de balamale.
Pentru a nu permite ca produsul să se deplaseze de pe suprafața pe care este așezat,
piciorușului îi vor atașate două capace de cauciuc (câte unul pentru fiecare poziție). Atașarea
acestor capace de picior se va face utilizând un adeziv.

Fig. 4.20 Vedere a piciorului înainte/după aplicarea capacelor
 Rama
Fabricarea acestui component se v a face din material plastic, și va fi elementul de
legătură dintre plasa de metal și placa de bază. În partea superioară se efectuat o decupare,
lăsându -se la exterior o margine subțire de 1,5 mm. În acest element se va face așezarea plasei
de metal. În pa rtea inferioară descoperim două seturi de elemente:
– Un număr de zece găuri cu rol de asamblare;

STUDIU DE CAZ

65
– Trei rânduri de nervuri dispuse de -a lungul întregii piese și 30 de nervuri dispuse pe
lățime (toate acestea cu rol de creștere a rigidității piesei).

Fig. 4.21 Vederi ramă

STUDIU DE CAZ

66

 Plasa de metal
Acest component metalic este prevăzut cu găuri pentru aerisire, distribuite pe aproape
toată suprafața sa. Fixarea pe ramă se va face cu ajutorul unui adeziv, aplicat pe marginile cu
care va veni în contact.

Fig. 4.22 Ve dere plasa de metal

4.3.3 Asamblarea produsului
Asamblarea tuturor elementelor se va face pe placa de bază. Primele componente care
se vor monta sunt cele 2 picioare situate pe partea inferioară a plăcii de bază. Fiecărui picior îi
sunt lipite 2 capace de gumă, utilizând adeziv, iar asamblarea acestora pe placa de bază se va
face prin presare. Următoarele componente care vor fi asamblate sunt plăcuța PCB și cele 3
tije de metal care fac legătura între ventilatoare și placa de bază. Fixarea plăcuței PCB se va
face cu ajutor a 2 șuruburi. Montarea motorașelor care vor învârti ventilatoarele se face în
jurul tijelor, și utilizând canalele pentru cabluri, se va face legătura acestora de la plăcuța
PCB . Pasul următor este de a atașa plasa de metal pe ramă, utili zând din nou un adeziv. După
ce adezivul s -a uscat, se execută montarea ramei pe placa de bază. Asamblarea acestor
elemente se realizează cu ajutorul a 11 șuburi cu diametrul de 4 mm.

STUDIU DE CAZ

67

4.3.4 Cosmetizarea produsului
Pentru a -i da produsului un aspect cât m ai palpabil și aproape de realitate, se utilizează
un modul atașat din SolidWorks. Modulul se numește Photoview 360 și permite adăugarea de
texturi, lumini și imagini de fundal pentru a se apropia cât mai mult de produsul real.

Fig. 4.23 Vedere plasa de metal

STUDIU DE CAZ

68

Fig. 4.24 Vedere picioare de sustinere

STUDIU DE CAZ

69

4.4 Aplicarea sim ulăriilor
Orice cooling pad activ poate își va îndeplini rolul pentru care a fost conceput, în
funcție de direcția de rotație a ventilatoarelor. Dacă acestea se învârtesc în sensul acelor de
ceasornic, el va atrage căldura generată de laptop și o va elimin a prin orificiile de ventilație .
Dacă însă ele se învârtesc în sens trigonometric, cooling pad -ul va atrage aerul rece din
mediul în interiorul său și îl va arunca spre partea superioară . Pentru a fi sigur că produsul
oferă cel mai bun randament posibil, s -au efectuat niște simulări pentru a concluziona care
este cea mai eficientă direcție de rotație a ventilatoarelor. În urma acestor teste, s -a ajuns la
concluzia că randamentul cel mai bun este obținut atunci când ventilatoarele atrag aerul rece
din mediu și îl aruncă în partea superioară, unde are loc contactul cu laptop -ul.

Fig. 4.2 5 Curgerea aerului in interiorul colling pad -ului

După cum se poate constata și în prezentarea de mai sus, mișcarea de rotație a
ventilatoarelor este în sens trigonometric, așa că el va atrag e aerul din exterior, acesta
pătrunzând în interiorul cooling pad -ul prin intermediul orificiilor aflate la baza
ventilatoarelor. Acesta este direcționat în partea superioară unde lovește plasa de metal , având
loc schimbul de căldură. Aerul încălzit este împins în părțile laterale ale cooling pa d-ului,
unde este eliminat prin orifici.

STUDIU DE CAZ

70

4.5 Concluzii
În acest capitol s -a prezentat modalitatea de îmbunătățire a unui produs plecând de la
unul deja existent. Pentru realizarea acestui proiect s -a utilizat software -ul de proiectare 3D,
Solidworks , împ reună cu unele dintre modulele sale. Produsul final obținut este unul de o
calitate superioară celui de la care s -a pornit, având multe îmbunătățiri, atât din punct de
vedere funcțional cât și din punct de vedere al design -ului.

CONCLUZII

71

5 CONCLUZII

Lucrarea elaborată reprezintă exemplificarea uneia dintre multele tehnici noi apărute
pe piață de reproiectare. Scopul principal al proiectului este de obținere a unui nou produs
pornind de la unul deja existent pe piață, folosindu -se caracteristicile produ sului inițial pentru
a reduce costul de realizare, diminuarea timpului necesar de producție și totodată
îmbunătățirea acestuia, adăugând elemente care să îi crească atât funcționalitatea și
fiabilitatea, cât și design -ul noului produs. Toate aceste modific ări și îmbunătățiri nu ar fi fost
realizabile fără existența calculatorului. Acesta joacă un rol important în viața cotidiană,
ajungând să fie folosit în toate domeniile. Utilizarea calculatorului reprezintă un avantaj foarte
mare deoarece se pot realiza m odele noi de produse într -un timp foarte scurt și cu costuri
minime. Realizarea de produse noi se realizează cu ajutorul soft -urilor CAD, care oferă
posibilitatea creării de forme de orice dimensiuni și suprafețe. De asemenea, el pot fi utilizate
și pentru testarea la condiții reale a noilor produse, fără a fi necesar realizarea acestora.
În lucrarea prezentată se evidențiază avatanjele utilizării tehnicilor noi de modelare
tridimensională. Pornind de la un produs existent, s -a realizat analiza acestuia, du pă care
utilizând SolidWorks, s -a realizat inovarea acestuia, aducându -i-se o serie de îmbunătățiri.
Modulele anexe ale acestui program au permis analiza și simularea acestui nou produs pentru
a studia comportamentul acestuia în realitate.
În urma acestui studiu de caz se poate afirma că folosind noile tehnici de proiectare
tridimensională, se pot concepe noi produse pornind de la cele vechi, într -un timp foarte scurt
și cu costuri mici. Această tehnică a ajuns folosită în toate domeniile inginerești datori tă
nenumăratelor avatanje pe care le oferă.

BIBLIOGRAFIE

72

6 BIBLIOGRAFIE

1. AdaComputers. (2009). Integrarea etapelor de dezvoltare, colaborarea în
întreprinderea virtuală și managementul documentației tehnice despre produs.
2. Banciu, F. V. (2011). Dezvoltarea unui model de conceptie inovativa,
colaborativa a produselor. Timisoara: Editura Politehnica.
3. Bhandarkar, M., & Ngai, R. (2000). STEP -based feature extraction form STEP
geometry for agile manufacturing. Computer in Industry , 3-24 .
4. But, A. (2009). Masini si Sisteme avansate de prelucrare. Timisoara: Editura
Politehn ica.
5. CIMdata. (2011). Preluat pe Februarie 21, 2012, de pe www.CIMdata.com
6. Coze Y., K. N. (2009). Virtual Concept > Real Profit with Digital
Manufacturing and Simulation.
7. Dassault Systems . (2010). (Delmia, Enovia) Preluat de pe www.3ds.com
8. Draghici, G. (1 999). Ingineria integrată a produselor,. Timișoara: Editura
Eurobit.
9. Drăghici, G. (2002). MODELAREA PRODUSULUI ÎN INGINERIA
INTEGRATĂ. Meridian Engineering .
10. H. Bley, C. F. (2004). Integration of Product Design and Assembly Planning in
the Digital Factory. CIRP Annals – Manufacturing Technology, 53 (1), 25 -30.
11. Ibănescu, C. (2010). Ingineria materialelor compozite polimerice și procese de
prelucrare a acestora.
12. Pahl, G. ș. (2007). Engineering Design – A Systematic Approach, ediția a 3 -a.
Springer.
13. Siemens PLM . (2010). (Tecnomatix) Preluat de pe
http://www.plm.automation.siemens.com/en_us/products/tecnomatix/
14. Uniersittea Petru Maior . (2018). Preluat de pe www.upm.ro:
http://magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia%20materialel
or%20II%20 -%20curs%20 licenta%20an%20II/1%20CURS/capitolul%207.pdf