Prototyping kanthi cepet

Mesin prototipe cepet nggunakake sintering laser selektif (SLS)

Model 3D ngiris
Rapid prototyping minangka klompok teknik sing digunakake kanggo nggawe model skala bagean fisik utawa perakitan kanthi cepet nggunakake data desain dibantu komputer (CAD) telung dimensi.Konstruksi bagean utawa perakitan biasane ditindakake kanthi nggunakake printing 3D utawa teknologi "manufaktur lapisan aditif".

Cara pisanan kanggo prototipe cepet kasedhiya ing pertengahan 1980-an lan digunakake kanggo ngasilake model lan bagean prototipe.Saiki, digunakake kanggo macem-macem aplikasi lan digunakake kanggo nggawe bagean kualitas produksi kanthi jumlah sing sithik yen dikarepake tanpa ekonomi jangka pendek sing ora cocog.Ekonomi iki wis nyengkuyung biro layanan online.Survei sajarah teknologi RP diwiwiti kanthi diskusi babagan teknik produksi simulacra sing digunakake dening pematung abad ka-19.Sawetara pematung modern nggunakake teknologi keturunan kanggo ngasilake pameran lan macem-macem obyek.Kemampuan kanggo ngasilake desain saka dataset wis nyebabake masalah hak, amarga saiki bisa interpolasi data volumetrik saka gambar siji-dimensi.

Kaya metode subtractive CNC, alur kerja CAD -CAM sing dibantu komputer - manufaktur dibantu komputer ing proses prototipe tradisional diwiwiti kanthi nggawe data geometris, minangka solid 3D nggunakake workstation CAD, utawa irisan 2D nggunakake a piranti scanning.Kanggo prototyping kanthi cepet, data iki kudu makili model geometris sing bener;yaiku, kang lumahing wates nyakup volume winates, ora ngemot bolongan mbabarake interior, lan ora melu maneh ing dhewe.Ing tembung liya, obyek kasebut kudu duwe "ing njero".Model kasebut sah yen kanggo saben titik ing spasi 3D komputer bisa nemtokake kanthi unik apa titik kasebut dumunung ing njero, ing, utawa ing njaba watese permukaan model.Post-prosesor CAD bakal kira-kira wangun geometris CAD internal vendor aplikasi (contone, B-splines) karo wangun matematika simplified, kang siji ditulis ing format data tartamtu kang fitur umum ing manufaktur aditif: format file STL, standar de facto kanggo nransfer model geometris ngalangi kanggo mesin SFF.

Kanggo entuk lintasan kontrol gerakan sing dibutuhake kanggo nyopir SFF nyata, prototipe cepet, percetakan 3D utawa mekanisme manufaktur aditif, model geometris sing disiapake biasane diiris dadi lapisan, lan irisan dipindai dadi garis (ngasilake "gambar 2D" sing digunakake kanggo ngasilake. lintasan kaya ing toolpath CNC), niru mbalikke proses bangunan fisik lapisan-kanggo-lapisan.

1. Area aplikasi
Prototyping cepet uga umume ditrapake ing rekayasa piranti lunak kanggo nyoba model bisnis lan arsitektur aplikasi anyar kayata Aerospace, Otomotif, Layanan Keuangan, Pengembangan Produk, lan Perawatan Kesehatan.Desain aerospace lan tim industri gumantung ing prototipe kanggo nggawe metodologi AM anyar ing industri.Nggunakake SLA, dheweke bisa nggawe pirang-pirang versi proyek kanthi cepet sajrone sawetara dina lan miwiti nyoba luwih cepet.Rapid Prototyping ngidini para desainer / pangembang menehi ide sing akurat babagan carane produk rampung bakal metu sadurunge nglebokake wektu lan dhuwit akeh banget menyang prototipe.Pencetakan 3D sing digunakake kanggo Rapid Prototyping ngidini nyetak 3D Industri bisa ditindakake.Kanthi iki, sampeyan bisa duwe cetakan skala gedhe kanggo suku cadang sing dipompa kanthi cepet sajrone wektu sing cendhak.

2. Sajarah
Ing taun 1970-an, Joseph Henry Condon lan liyane ing Bell Labs ngembangake Unix Circuit Design System (UCDS), ngotomatisasi tugas sing angel lan rawan kesalahan ngowahi gambar kanthi manual kanggo nggawe papan sirkuit kanggo tujuan riset lan pangembangan.

Ing taun 1980-an, pembuat kebijakan lan manajer industri AS kepeksa nyathet yen dominasi Amerika ing bidang manufaktur alat mesin nguap, sing diarani krisis alat mesin.Akeh proyek ngupaya nglawan tren kasebut ing wilayah CNC CAM tradisional, sing wis diwiwiti ing AS.Mengko, nalika Sistem Prototyping Rapid metu saka laboratorium kanggo dikomersialake, diakoni manawa pangembangan wis dadi internasional lan perusahaan prototipe cepet AS ora bakal duwe kemewahan kanggo ngeculake timbal.Yayasan Ilmu Pengetahuan Nasional minangka payung kanggo Administrasi Aeronautika lan Angkasa Nasional (NASA), Departemen Energi AS, Departemen Perdagangan AS NIST, Departemen Pertahanan AS, Badan Proyek Riset Lanjutan Pertahanan (DARPA), lan Kantor Kepolisian. Naval Research koordinasi pasinaon kanggo ngandhani perencana strategis ing musyawarah.Salah sawijining laporan kasebut yaiku Laporan Panel Rapid Prototyping 1997 ing Eropa lan Jepang ing ngendi Joseph J. Beaman pangadeg DTM Corporation nyedhiyakake perspektif sejarah:

Akar teknologi prototipe cepet bisa dilacak ing praktik topografi lan fotokultur.Ing TOPOGRAFI Blanther (1892) nyaranake cara berlapis kanggo nggawe cetakan kanggo peta topografi kertas relief sing diangkat. Proses kasebut melu nglereni garis kontur ing seri piring sing banjur ditumpuk.Matsubara (1974) saka Mitsubishi ngusulake proses topografi kanthi resin photopolymer hardening kanggo mbentuk lapisan tipis sing ditumpuk kanggo nggawe cetakan casting.PHOTOSCULPTURE minangka teknik abad kaping 19 kanggo nggawe replika obyek telung dimensi sing tepat.Paling misuwur Francois Willeme (1860) nyeleh 24 kamera ing array bunder lan bebarengan motret obyek.Siluet saben foto banjur digunakake kanggo ngukir replika.Morioka (1935, 1944) ngembangake patung foto hibrida lan proses topografi nggunakake cahya terstruktur kanggo fotografi nggawe garis kontur obyek.Garis kasebut banjur bisa dikembangake dadi lembaran lan dipotong lan ditumpuk, utawa digambarake ing bahan stok kanggo ukiran.Proses Munz (1956) ngasilake gambar telung dimensi saka obyek kanthi selektif mbukak, lapisan demi lapisan, emulsi foto ing piston sing luwih murah.Sawise ndandani, silinder transparan sing padhet ngemot gambar obyek kasebut.

— Joseph J. Beaman
"Origins of Rapid Prototyping - RP asale saka industri CAD sing terus berkembang, luwih khusus, sisih modeling CAD sing padhet.Sadurunge model padhet dienal ing pungkasan taun 1980-an, model telung dimensi digawe nganggo pigura kawat lan permukaan.Nanging ora nganti pangembangan modeling padhet sejatine proses inovatif kayata RP bisa dikembangake.Charles Hull, sing mbantu nemokake Sistem 3D ing 1986, ngembangake proses RP pisanan.Proses iki, sing disebut stereolithography, mbangun obyek kanthi ngobati lapisan tipis sing berturut-turut saka resin cair sing sensitif cahya ultraviolet kanthi laser daya rendah.Kanthi introduksi RP, model padhet CAD bisa dumadakan urip".

Teknologi sing diarani Solid Freeform Fabrication yaiku apa sing kita kenal saiki minangka prototipe cepet, percetakan 3D utawa manufaktur aditif: Swainson (1977), Schwerzel (1984) nggarap polimerisasi polimer fotosensitif ing persimpangan rong sinar laser sing dikontrol komputer.Ciraud (1972) dianggep minangka deposisi magnetostatik utawa elektrostatik kanthi sinar elektron, laser utawa plasma kanggo lapisan permukaan sing disinter.Iki kabeh diusulake nanging ora dingerteni yen mesin sing digunakake dibangun.Hideo Kodama saka Institut Riset Industri Kotamadya Nagoya minangka sing pisanan nerbitake akun model padhet sing digawe nggunakake sistem prototipe cepet photopolymer (1981).Sistem prototipe cepet 3D pisanan sing ngandelake Fused Deposition Modeling (FDM) digawe ing April 1992 dening Stratasys nanging paten kasebut ora diterbitake nganti 9 Juni 1992. Sanders Prototype, Inc ngenalake Printer 3D inkjet desktop pisanan (3DP) nggunakake penemuan saka Agustus 4,1992 (Helinski), Modelmaker 6Pro ing pungkasan 1993 lan banjur printer 3D industri luwih gedhe, Modelmaker 2, ing 1997. Z-Corp nggunakake MIT 3DP bubuk naleni kanggo Direct Shell Casting (DSP) nemokke 1993 dikenalaké kanggo pasar ing 1995. Malah ing tanggal awal teknologi iki katon minangka gadhah Panggonan ing laku Manufaktur.A résolusi kurang, output kekuatan kurang nduweni nilai ing verifikasi desain, nggawe jamur, jig produksi lan wilayah liyane.Output wis terus maju menyang panggunaan spesifikasi sing luwih dhuwur.Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) diwiwiti minangka Produsèn Rapid Prototyping 3D Printing karo Modelmaker 6Pro kanggo nggawe pola Thermoplas tic kurban model CAD nggunakake Drop-On-Demand (DOD) inkjet teknologi nozzle tunggal.

Inovasi terus digoleki, kanggo nambah kacepetan lan kemampuan kanggo ngatasi aplikasi produksi massal.Pangembangan dramatis sing dituduhake RP karo wilayah CNC sing gegandhengan yaiku freeware open-source aplikasi tingkat dhuwur sing dadi toolchain CAD-CAM kabeh.Iki wis digawe masyarakat produsen piranti res kurang.Hobbyists malah wis nggawe forays menyang desain piranti laser-efek luwih nuntut

Dhaptar paling awal saka Proses RP utawa Teknologi Fabrikasi sing diterbitake ing 1993 ditulis dening Marshall Burns lan nerangake saben proses kanthi teliti.Iki uga menehi jeneng sawetara teknologi sing dadi prekursor kanggo jeneng ing dhaptar ing ngisor iki.Contone: Visual Impact Corporation mung ngasilake printer prototipe kanggo deposisi lilin lan banjur menehi lisensi paten menyang Sanders Prototype, Inc.BPM nggunakake inkjet lan bahan sing padha.