Technique for spatial objects shaping with abrasive-water jet controlled by virtual image luminance

The paper presents a novel method for the 3D shaping of different materials using a high-pressure abrasive water jet and a flat target image. For steering the process of movement of the jet, a principle similar to raster image way of record and readout was used. However, respective colors of pixels in such a bitmap are connected with adequate jet feed rate that causes erosion of material with adequate depth. Thanks to that innovation, one can observe spatial imaging of the object. Theoretical basis as well as spatial model of material shaping and experimental stand including steering program are presented in the paper. There are also presented methodic and some experimental erosion results, as well as practical example of object's bas-relief made of metal.

W artykule przedstawiono nową metodę przestrzennego kształtowania powierzchni przedmiotów z różnych materiałów przy użyciu wysokociśnieniowej strugi wodno-ściernej. Umożliwia ona automatyczne wykonywanie płaskorzeźby obiektu na podstawie jego obrazu. Ogólna koncepcja tej metody polega na wierszującym erodowaniu materiału przez wysokociśnieniową strugę wodno-ścierną przemieszczającą się z odpowiednio zróżnicowaną prędkością. Umożliwia to sterowanie czasem oddziaływania strugi na materiał obrabiany, dzięki czemu uzyskuje się analogiczne zróżnicowanie głębokości erozji. Wykorzystując do tego zróżnicowane natężenie oświetlenia obiektu, zarejestrowane na jego fotograficznym obrazie można odtworzyć jego przestrzenne ukształtowanie. Dzięki procedurze takiego selektywnego pozycjonowania głowicy roboczej wytwarzającej strugę wodno-ścierną o odpowiednich właściwościach nacina się w obrabianym materiale poszczególne ścieżki poobróbkowe, które umieszczone obok siebie tworzą płaskorzeźbę wirtualnego obrazu. W artykule tym omówiono stanowisko badawcze zbudowane do realizacji takiej metody wykonywania płaskorzeźb oraz metodykę i warunki przestrzennego kształtowania różnych materiałów. Zaprezentowano także rezultaty przeprowadzonych badań wraz z analizą jakości uzyskiwanych powierzchni a także zademonstrowano jeden z przykładowych obiektów wyrzeźbionych tą metodą w próbce stopu aluminium.