Rapida prototipado

Rapida prototipa maŝino uzanta selekteman laseran sinterigon (SLS)

3D modeltranĉado
Rapida prototipado estas grupo de teknikoj uzataj por rapide fabriki skalmodelon de fizika parto aŭ kunigo uzante tridimensiajn komputilajn helpdezajnajn (CAD) datumojn.Konstruado de la parto aŭ kunigo estas kutime farita per 3D presado aŭ "aldonaĵa tavola fabrikado" teknologio.

La unuaj metodoj por rapida prototipado iĝis haveblaj en la mezaj 1980-aj jaroj kaj kutimis produkti modelojn kaj prototippartojn.Hodiaŭ, ili estas uzataj por larĝa gamo de aplikoj kaj estas uzataj por produkti produktad-kvalitajn partojn en relative malgrandaj nombroj se dezirite sen la tipa malfavora mallongdaŭra ekonomio.Ĉi tiu ekonomio instigis interretajn servoburoojn.Historiaj enketoj de RP-teknologio komenciĝas kun diskutoj de simulakraj produktadoteknikoj uzitaj fare de 19-ajarcentaj skulptistoj.Kelkaj modernaj skulptistoj uzas la deventeknologion por produkti ekspoziciojn kaj diversajn objektojn.La kapablo reprodukti dezajnojn de datumaro kaŭzis temojn de rajtoj, ĉar estas nun eble interpoli volumetrajn datenojn de unudimensiaj bildoj.

Kiel ĉe CNC-subtraktaj metodoj, la komputil-helpata dezajno - komputila fabrikado CAD -CAM-laborfluo en la tradicia rapida prototipa procezo komenciĝas per la kreado de geometriaj datumoj, ĉu kiel 3D solido uzante CAD-laborstacion, aŭ 2D tranĉaĵoj uzante skananta aparato.Por rapida prototipado ĉi tiuj datumoj devas reprezenti validan geometrian modelon;nome, unu kies limsurfacoj enfermas finhavan volumenon, enhavas neniujn truojn elmontrantajn la internon, kaj ne faldas reen sur si mem.Alivorte, la objekto devas havi "internon".La modelo validas se por ĉiu punkto en 3D spaco la komputilo povas determini unike ĉu tiu punkto kuŝas ene, sur aŭ ekster la limsurfaco de la modelo.CAD-post-procesoroj proksimigos la internajn CAD-geometriajn formojn de la aplikaĵvendistoj (ekz., B-splines) kun simpligita matematika formo, kiu siavice estas esprimita en specifita datenformato kiu estas ofta trajto en aldonaĵproduktado: STL-dosierformato, fakta normo por transdonado de solidaj geometriaj modeloj al SFF-maŝinoj.

Por akiri la necesajn moviĝ-kontroltrajektoriojn por movi la faktan SFF, rapidan prototipadon, 3D-presadon aŭ aldonan fabrikan mekanismon, la preta geometria modelo estas tipe tranĉita en tavolojn, kaj la tranĉaĵoj estas skanitaj en liniojn (produktante "2D-desegnaĵon" uzatan por generi). trajektorio kiel en la ilvojo de CNC), imitante inverse la tavol-al-tavola fizikan konstruprocezon.

1. Aplikaj areoj
Rapida prototipado ankaŭ estas ofte aplikata en softvarinĝenierado por provi novajn komercajn modelojn kaj aplikaĵarkitekturojn kiel ekzemple Aerospaco, Aŭtomobilo, Financaj Servoj, Produktevoluo kaj Sanservo.Aerospaca dezajno kaj industriaj teamoj fidas je prototipado por krei novajn AM-metodarojn en la industrio.Uzante SLA ili povas rapide fari plurajn versiojn de siaj projektoj en kelkaj tagoj kaj komenci testi pli rapide.Rapida Prototipado permesas al dizajnistoj/programistoj provizi precizan ideon pri kiel la preta produkto rezultos antaŭ ol meti tro da tempo kaj mono en la prototipon.3D-presado uzata por Rapida Prototipado permesas ke Industria 3D-presado okazas.Kun ĉi tio, vi povus havi grandskalajn muldilojn por rezervaj partoj rapide elpumpitaj en mallonga tempodaŭro.

2. Historio
En la 1970-aj jaroj, Joseph Henry Condon kaj aliaj ĉe Bell Labs evoluigis la Unix Circuit Design System (UCDS), aŭtomatigante la penigan kaj erar-inklinan taskon de mane konvertado de desegnaĵoj por fabriki cirkvitplatojn por la celoj de esplorado kaj evoluo.

De la 1980-aj jaroj, usonaj politikofaristoj kaj industriaj manaĝeroj estis devigitaj rimarki, ke la dominado de Ameriko en la kampo de maŝinila fabrikado forvaporiĝis, en kio estis nomita la maŝinila krizo.Multaj projektoj serĉis rebati tiujn tendencojn en la tradicia CNC CAM-areo, kiu komenciĝis en Usono.Poste kiam Rapid Prototyping Systems translokiĝis el laboratorioj por esti komercigitaj, estis rekonite ke evoluoj jam estis internaciaj kaj usonaj rapidaj prototipaj kompanioj ne havus la lukson lasi plumbon forgliti.La Nacia Scienca Fondaĵo estis ombrelo por la Nacia Aeronaŭtika kaj Spaca Administracio (NASA), la Usona Sekcio de Energio, la Usona Sekcio de Komerco NIST, la Usona Sekcio de Defendo, Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), kaj la Oficejo de Naval Research kunordigis studojn por informi strategiajn planistojn en siaj konsideradoj.Unu tia raporto estis la 1997 -datita Rapid Prototyping in Europe and Japan Panel Report en kiu Joseph J. Beaman fondinto de DTM Corporation disponigas historian perspektivon:

La radikoj de rapida prototipa teknologio povas esti spuritaj al praktikoj en topografio kaj fotoskulptaĵo.Ene de TOPOGRAFIO Blanther (1892) sugestis tavoligitan metodon por fari ŝimon por levitaj reliefpaperaj topografiaj mapoj. La procezo implikis tranĉi la konturliniojn sur serio de platoj kiuj tiam estis stakigitaj.Matsubara (1974) de Mitsubishi proponis topografian procezon kun foto-malmoliĝanta fotopolimerrezino por formi maldikajn tavolojn stakigitajn por fari gisadon.FOTOSKULTURO estis 19-ajarcenta tekniko por krei precizajn tridimensiajn kopiojn de objektoj.Plej fame Francois Willeme (1860) metis 24 fotilojn en cirklan aron kaj samtempe fotis objekton.La silueto de ĉiu foto tiam kutimis ĉizi kopion.Morioka (1935, 1944) evoluigis hibridan fotskulptaĵon kaj topografian procezon uzante strukturitan lumon por fotografie krei konturliniojn de objekto.La linioj povus tiam esti evoluigitaj en tukojn kaj tranĉitaj kaj stakigitaj, aŭ projekciitaj sur akcia materialo por ĉizado.The Munz (1956) Process reproduktis tridimensian bildon de objekto per selekteme eksponado, tavolo post tavolo, fotoemulsion sur malaltiga piŝto.Post fiksado, solida travidebla cilindro enhavas bildon de la objekto.

- Jozefo J. Beaman
"La Originoj de Rapida Prototipado - RP devenas de la ĉiam kreskanta CAD-industrio, pli specife, la solida modeliga flanko de CAD.Antaŭ ol solida modeligado estis lanĉita en la malfruaj 1980-aj jaroj, tridimensiaj modeloj estis kreitaj kun drataj kadroj kaj surfacoj.Sed ne ĝis la evoluo de vera solida modeligado povus novigaj procezoj kiel ekzemple RP esti evoluigitaj.Charles Hull, kiu helpis fondi 3D Sistemojn en 1986, evoluigis la unuan RP-procezon.Ĉi tiu procezo, nomata stereolitografio, konstruas objektojn kuracante maldikajn sinsekvajn tavolojn de certaj transviolaj lumsentemaj likvaj rezinoj per malalt-potenca lasero.Kun la enkonduko de RP, CAD-solidaj modeloj povus subite vivi".

La teknologioj referitaj kiel Solid Freeform Fabrication estas kion ni rekonas hodiaŭ kiel rapida prototipado, 3D presado aŭ aldonaĵproduktado: Swainson (1977), Schwerzel (1984) laboris pri polimerigo de fotosentema polimero ĉe la intersekco de du komputilkontrolitaj laseraj radioj.Ciraud (1972) pripensis magnetostatikan aŭ elektrostatikan atestaĵon kun elektronradio, lasero aŭ plasmo por sinterigita surfactegaĵo.Tiuj estis ĉiuj proponitaj sed estas nekonate ĉu labormaŝinoj estis konstruitaj.Hideo Kodama de Nagoya Municipal Industrial Research Institute estis la unua se temas pri publikigi raporton pri solida modelo fabrikita uzante fotopolimeran rapidan prototipsistemon (1981).La plej unua 3D rapida prototipa sistemo fidanta je Fused Deposition Modeling (FDM) estis farita en aprilo 1992 fare de Stratasys sed la patento ne emisiis ĝis junio 9, 1992. Sanders Prototype, Inc lanĉis la unuan labortablan inkŝprucigan 3D Printer (3DP) uzante invento de aŭgusto 4,1992 (Helinski), Modelmaker 6Pro malfrue en 1993 kaj tiam la pli granda industria 3D printilo, Modelmaker 2, en 1997. Z-Corp uzanta la MIT 3DP pulvorligadon por Direct Shell Casting (DSP) inventis 1993 estis prezentita al la merkato en 1995. Eĉ ĉe tiu frua dato la teknologio estis vidita kiel havanta lokon en produktadpraktiko.Malalta rezolucio, malalta forto-produktaĵo havis valoron en dezajnokonfirmo, muldilo, produktadjigoj kaj aliaj areoj.Produktaĵoj konstante avancis al pli altaj specifuzoj.Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) komencis kiel Rapid Prototyping 3D Printing-fabrikisto kun la Modelmaker 6Pro por farado de oferaj Termoplastaj ŝablonoj de CAD-modeloj uzas Drop-On-Demand (DOD) inkjet-ununuran cizelon.

Novigoj estas konstante serĉataj, por plibonigi rapidecon kaj la kapablon trakti amasproduktadajn aplikojn.Drama evoluo, kiun RP dividas kun rilataj CNC-areoj, estas la senpaga programo malferma-fontado de altnivelaj aplikoj kiuj konsistigas tutan CAD-CAM-ilĉenon.Ĉi tio kreis komunumon de fabrikantoj de aparatoj de malalta rezolucio.Hobiistoj eĉ faris ekspediciojn en pli postulemajn laserefikajn aparatdezajnojn

La plej frua listo de RP-Procezoj aŭ Fabrication Technologies publikigita en 1993 estis skribita fare de Marshall Burns kaj klarigas ĉiun procezon tre ĝisfunde.Ĝi ankaŭ nomas kelkajn teknologiojn kiuj estis antaŭuloj al la nomoj en la listo malsupre.Ekzemple: Visual Impact Corporation nur produktis prototipprintilon por vaksodemetado kaj tiam licencis la patenton al Sanders Prototype, Inc anstataŭe.BPM uzis la samajn inkŝprucojn kaj materialojn.