Stroj za brzu izradu prototipova koji koristi selektivno lasersko sinteriranje (SLS)
Rezanje 3D modela
Brza izrada prototipa je skupina tehnika koja se koristi za brzu izradu modela fizičkog dijela ili sklopa u mjerilu pomoću podataka trodimenzionalnog računalno potpomognutog dizajna (CAD).Izrada dijela ili sklopa obično se izvodi pomoću 3D ispisa ili tehnologije "aditivnog sloja proizvodnje".
Prve metode za brzu izradu prototipova postale su dostupne sredinom 1980-ih i korištene su za proizvodnju modela i dijelova prototipova.Danas se koriste za širok raspon primjena i koriste se za proizvodnju dijelova proizvodne kvalitete u relativno malim količinama ako se želi bez tipične nepovoljne kratkoročne ekonomije.Ova ekonomija je potaknula online servisne urede.Povijesni pregledi RP tehnologije započinju raspravama o tehnikama proizvodnje simulakruma koje su koristili kipari iz 19. stoljeća.Neki moderni kipari koriste tehnologiju potomaka za izradu izložbi i raznih predmeta.Mogućnost reprodukcije dizajna iz skupa podataka dovela je do pitanja prava, jer je sada moguće interpolirati volumetrijske podatke iz jednodimenzionalnih slika.
Kao i kod CNC subtraktivnih metoda, tijek rada računalno potpomognutog dizajna – računalno potpomognute proizvodnje CAD -CAM u tradicionalnom procesu brze izrade prototipova započinje stvaranjem geometrijskih podataka, bilo kao 3D čvrsto tijelo pomoću CAD radne stanice ili 2D rezova pomoću uređaj za skeniranje.Za brzu izradu prototipa ovi podaci moraju predstavljati valjani geometrijski model;naime, onaj čije granične površine zatvaraju konačni volumen, ne sadrže rupe koje otkrivaju unutrašnjost i ne savijaju se natrag na sebe.Drugim riječima, objekt mora imati "unutrašnjost".Model je valjan ako za svaku točku u 3D prostoru računalo može jedinstveno odrediti nalazi li se ta točka unutar, na ili izvan granične površine modela.CAD postprocesori će aproksimirati unutarnje CAD geometrijske oblike dobavljača aplikacija (npr. B-spline) s pojednostavljenim matematičkim oblikom, koji je pak izražen u određenom formatu podataka koji je uobičajena značajka u aditivnoj proizvodnji: STL format datoteke, de facto standard za prijenos čvrstih geometrijskih modela na SFF strojeve.
Kako bi se dobile potrebne trajektorije upravljanja kretanjem za pokretanje stvarnog SFF-a, brze izrade prototipova, 3D ispisa ili mehanizma aditivne proizvodnje, pripremljeni geometrijski model obično se reže na slojeve, a rezovi se skeniraju u linije (stvarajući "2D crtež" koji se koristi za generiranje putanja kao u CNC putanji alata), oponašajući obrnuti proces fizičke izgradnje sloj-na-sloj.
1. Područja primjene
Brza izrada prototipa također se često primjenjuje u softverskom inženjerstvu za isprobavanje novih poslovnih modela i arhitektura aplikacija kao što su zrakoplovstvo, automobilizam, financijske usluge, razvoj proizvoda i zdravstvo.Zrakoplovni dizajn i industrijski timovi oslanjaju se na izradu prototipova kako bi stvorili nove AM metodologije u industriji.Koristeći SLA mogu brzo napraviti više verzija svojih projekata u nekoliko dana i brže započeti testiranje.Brza izrada prototipa omogućuje dizajnerima/programerima da daju točnu ideju o tome kako će gotov proizvod ispasti prije nego ulože previše vremena i novca u prototip.3D ispis koji se koristi za brzu izradu prototipova omogućuje izvođenje industrijskog 3D ispisa.Uz to, mogli biste imati velike kalupe za rezervne dijelove koji se brzo ispumpavaju u kratkom vremenskom razdoblju.
2. Povijest
U 1970-ima, Joseph Henry Condon i drugi u Bell Labsu razvili su Unix Circuit Design System (UCDS), automatizirajući mukotrpan i pogreškama sklon zadatak ručnog pretvaranja crteža u izradu tiskanih ploča za potrebe istraživanja i razvoja.
Do 1980-ih američki kreatori politike i industrijski menadžeri bili su prisiljeni primiti na znanje da je američka dominacija u području proizvodnje alatnih strojeva nestala, u onome što je nazvano kriza alatnih strojeva.Brojni projekti nastojali su se suprotstaviti ovim trendovima u tradicionalnom CNC CAM području, koji je započeo u SAD-u.Kasnije, kada su se Rapid Prototyping Systems iselili iz laboratorija kako bi se komercijalizirali, prepoznato je da su razvoji već međunarodni i američke tvrtke za brzu izradu prototipa ne bi imale luksuz dopustiti da im vodstvo izmakne.Nacionalna zaklada za znanost bila je krovna za Nacionalnu aeronautičku i svemirsku upravu (NASA), Ministarstvo energetike SAD-a, Ministarstvo trgovine SAD-a NIST, Ministarstvo obrane SAD-a, Agenciju za napredne obrambene istraživačke projekte (DARPA) i Ured za Naval Research je koordinirao studije kako bi informirao strateške planere u njihovim razmatranjima.Jedno takvo izvješće bilo je Izvješće panela za brzu izradu prototipa u Europi i Japanu iz 1997. u kojem Joseph J. Beaman, osnivač DTM Corporationa, daje povijesnu perspektivu:
Korijeni tehnologije brze izrade prototipa mogu se pronaći u praksi u topografiji i fotoskulpturi.U sklopu TOPOGRAFIJE Blanther (1892.) je predložio slojevitu metodu za izradu kalupa za topografske karte na papiru s uzdignutim reljefom. Proces je uključivao rezanje konturnih linija na nizu ploča koje su zatim složene.Matsubara (1974.) iz Mitsubishija predložio je topografski proces s fotopolimernom smolom koja otvrdnjava za stvaranje tankih slojeva naslaganih kako bi se napravio kalup za lijevanje.FOTOSKULPTURA je bila tehnika iz 19. stoljeća za stvaranje točnih trodimenzionalnih replika objekata.Najpoznatiji je Francois Willeme (1860.) koji je postavio 24 kamere u kružni niz i istovremeno fotografirao objekt.Silueta svake fotografije zatim je korištena za rezbarenje replike.Morioka (1935., 1944.) razvio je hibridnu fotoskulpturu i topografski proces koristeći strukturirano svjetlo za fotografsko stvaranje konturnih linija objekta.Linije bi se zatim mogle razviti u listove i rezati i slagati ili projicirati na osnovni materijal za rezbarenje.Munz (1956.) proces reproducirao je trodimenzionalnu sliku objekta selektivnim izlaganjem, sloj po sloj, foto emulzije na spuštajućem klipu.Nakon fiksiranja, čvrsti prozirni cilindar sadrži sliku predmeta.
— Joseph J. Beaman
“Podrijetlo brze izrade prototipa – RP proizlazi iz stalno rastuće CAD industrije, točnije, strane CAD-a za čvrsto modeliranje.Prije nego što je kasnih 1980-ih uvedeno čvrsto modeliranje, trodimenzionalni modeli stvarani su sa žičanim okvirima i površinama.No sve do razvoja pravog čvrstog modeliranja ne mogu se razviti inovativni procesi kao što je RP.Charles Hull, koji je pomogao osnovati 3D Systems 1986., razvio je prvi RP proces.Ovaj proces, nazvan stereolitografija, gradi objekte stvrdnjavanjem tankih uzastopnih slojeva određenih tekućih smola osjetljivih na ultraljubičasto svjetlo pomoću lasera niske snage.S uvođenjem RP-a, CAD čvrsti modeli mogli bi odjednom zaživjeti”.
Tehnologije koje se nazivaju Solid Freeform Fabrication su ono što danas prepoznajemo kao brza izrada prototipa, 3D ispis ili aditivna proizvodnja: Swainson (1977.), Schwerzel (1984.) radili su na polimerizaciji fotoosjetljivog polimera na sjecištu dviju računalno kontroliranih laserskih zraka.Ciraud (1972.) je razmatrao magnetostatsko ili elektrostatsko taloženje elektronskim snopom, laserom ili plazmom za oblaganje sinteriranih površina.Svi su predloženi, ali nije poznato jesu li radni strojevi izgrađeni.Hideo Kodama iz Gradskog instituta za industrijska istraživanja u Nagoyi prvi je objavio prikaz čvrstog modela izrađenog korištenjem fotopolimernog sustava za brzu izradu prototipa (1981.).Prvi 3D sustav za brzu izradu prototipova koji se oslanja na Fused Deposition Modeling (FDM) izradio je Stratasys u travnju 1992., ali patent je objavljen tek 9. lipnja 1992. Sanders Prototype, Inc predstavio je prvi stolni inkjet 3D pisač (3DP) koristeći izum od 4. kolovoza 1992. (Helinski), Modelmaker 6Pro krajem 1993., a zatim veći industrijski 3D printer, Modelmaker 2, 1997. Z-Corp koji koristi MIT 3DP praškasti uvez za Direct Shell Casting (DSP) izumljen 1993. na tržištu 1995. Čak iu tom ranom razdoblju smatralo se da tehnologija ima svoje mjesto u proizvodnoj praksi.Niska rezolucija, niska snaga izlaza imala je vrijednost u provjeri dizajna, izradi kalupa, proizvodnim šablonama i drugim područjima.Rezultati su postojano napredovali prema upotrebama viših specifikacija.Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) započeo je kao proizvođač 3D ispisa za brzu izradu prototipova s modelom Modelmaker 6Pro za izradu žrtvenih termoplastičnih uzoraka CAD modela koji koristi Drop-On-Demand (DOD) inkjet tehnologiju jedne mlaznice.
Stalno se traže inovacije kako bi se poboljšala brzina i sposobnost suočavanja s primjenama masovne proizvodnje.Dramatičan razvoj koji RP dijeli sa srodnim CNC područjima je besplatni open-source aplikacija visoke razine koje čine cijeli CAD-CAM lanac alata.Ovo je stvorilo zajednicu proizvođača uređaja niske rezolucije.Hobisti su čak napravili pohode na zahtjevnije dizajne uređaja s laserskim efektom
Najraniji popis RP procesa ili tehnologija proizvodnje objavljen 1993. godine napisao je Marshall Burns i vrlo temeljito objašnjava svaki proces.Također imenuje neke tehnologije koje su bile prethodnici imena na donjem popisu.Na primjer: Visual Impact Corporation proizvela je samo prototip pisača za taloženje voska i umjesto toga licencirala patent Sanders Prototype, Inc.BPM je koristio iste inkjetove i materijale.
Vrijeme objave: 1. prosinca 2021