Тез прототиптөө

Тандалма лазердик агломерацияны (SLS) колдонгон тез прототиптөө машинасы

3D моделди кесүү
Ыкчам прототиптөө үч өлчөмдүү компьютердик долбоорлоо (CAD) маалыматтарын колдонуу менен физикалык бөлүктүн же жыйындын масштабдуу моделин тез даярдоо үчүн колдонулган ыкмалардын тобу.Бөлүктү же монтажды куруу, адатта, 3D басып чыгаруу же "кошумча катмар өндүрүшү" технологиясын колдонуу менен ишке ашырылат.

Тез прототиптөөнүн биринчи ыкмалары 1980-жылдардын ортосунда пайда болгон жана моделдерди жана прототип бөлүктөрүн өндүрүү үчүн колдонулган.Бүгүнкү күндө, алар колдонмолордун кеңири спектри үчүн колдонулат жана кааласа, кыска мөөнөттүү экономикасыз, салыштырмалуу аз санда өндүрүштүк сапаттагы тетиктерди өндүрүү үчүн колдонулат.Бул экономика онлайн тейлөө бюролорун кубаттады.RP технологиясы боюнча тарыхый изилдөөлөр 19-кылымдагы скульпторлор тарабынан колдонулган симулократтарды өндүрүү ыкмаларын талкуулоо менен башталат.Кээ бир заманбап скульпторлор көргөзмөлөрдү жана ар кандай буюмдарды жасоо үчүн тукум технологиясын колдонушат.Бир өлчөмдүү сүрөттөрдөн көлөмдүү маалыматтарды интерполяциялоо мүмкүн болгондуктан, берилиштер топтомунан дизайнды кайра чыгаруу мүмкүнчүлүгү укуктарга байланыштуу маселелерди жаратты.

CNC субтрактивдик ыкмалары сыяктуу эле, компьютердик долбоорлоо - компьютердик өндүрүш CAD -CAM процесси салттуу тез прототиптөө процессинде геометриялык маалыматтарды түзүү менен башталат, же CAD жумушчу станциясын колдонуу менен 3D катуу материал катары же 2D кесимдерин колдонуу менен. сканерлөөчү аппарат.Тез прототиптөө үчүн бул маалыматтар жарактуу геометриялык моделди чагылдырышы керек;тактап айтканда, анын чек ара беттери чектүү көлөмдү курчап турган, ичин ачып турган тешиктери жок жана кайра бүктөлбөйт.Башкача айтканда, объекттин "ичинде" болушу керек.Эгерде 3D мейкиндигиндеги ар бир чекит үчүн компьютер ал чекит моделдин чек ара бетинин ичинде, үстүндө же сыртында экенин уникалдуу түрдө аныктай алса, модель жарактуу болот.CAD пост-процессорлору тиркемени сатуучулардын ички CAD геометриялык формаларын (мисалы, B-сплайндар) жөнөкөйлөштүрүлгөн математикалык форма менен жакындаштырат, ал өз кезегинде кошумча өндүрүштүн жалпы өзгөчөлүгү болуп саналган белгилүү бир маалымат форматында чагылдырылат: STL файл форматы, катуу геометриялык моделдерди SFF машиналарына өткөрүү үчүн де-факто стандарты.

Чыныгы SFF, тез прототиптөө, 3D басып чыгаруу же кошумча өндүрүш механизмин айдоо үчүн керектүү кыймылды башкаруу траекторияларын алуу үчүн даярдалган геометриялык модель адатта катмарларга кесилет, ал эми кесимдерди сызыктарга сканерлейт (генерациялоо үчүн колдонулган "2D чиймесин" чыгаруу). траектория, CNC аспап жолундагыдай), катмардан катмарга физикалык курулуш процессин тескери имитациялоо.

1. Колдонуу аймактары
Ыкчам прототиптөө ошондой эле Аэрокосмос, Автоунаа, Финансылык Кызматтар, Продукцияларды иштеп чыгуу жана Саламаттыкты сактоо сыяктуу жаңы бизнес моделдерин жана колдонмо архитектураларын сынап көрүү үчүн программалык камсыздоодо колдонулат.Аэрокосмостук дизайн жана өнөр жай топтору өнөр жайда жаңы AM методологияларын түзүү үчүн прототиптерге таянышат.SLA колдонуу менен алар бир нече күндүн ичинде өз долбоорлорунун бир нече версиясын тез жасап, тезирээк сынап башташат.Ыкчам прототиптөө дизайнерлерге/иштеп чыгуучуларга прототикке өтө көп убакыт жана акча сарптоодон мурун даяр продукт кандай болору жөнүндө так түшүнүк берүүгө мүмкүндүк берет.Rapid Prototyping үчүн колдонулган 3D басып чыгаруу өнөр жай 3D басып чыгарууга мүмкүндүк берет.Муну менен сиз кыска убакыттын ичинде запастык бөлүктөрүн тез сордурган чоң көлөмгө ээ боло аласыз.

2. Тарых
1970-жылдары Джозеф Генри Кондон жана башкалар Белл лабораториясында изилдөө жана иштеп чыгуу максатында схемалык платаларды жасоо үчүн чиймелерди кол менен айландыруу боюнча оор жана ката кетирүүчү ишти автоматташтырган Unix Circuit Design System (UCDS) иштеп чыгышкан.

1980-жылдарга карата АКШнын саясатчылары жана өнөр жай жетекчилери Американын станок өндүрүү тармагындагы үстөмдүгү станоктор кризиси деп аталып калган бууланып кеткендигин эске алууга аргасыз болушкан.Көптөгөн долбоорлор АКШда башталган салттуу CNC CAM аймагында бул тенденцияларга каршы турууга аракет кылышкан.Кийинчерээк Rapid Prototyping Systems коммерциялаштыруу үчүн лабораториядан чыгып кеткенде, иштеп чыгуулар эларалык болгон жана АКШнын тез прототип чыгаруучу компаниялары коргошунду кетирүү салтанатына ээ эмес экени таанылган.Улуттук Илим Фонду Улуттук Аэронавтика жана Космос Башкармалыгы (NASA), АКШнын Энергетика министрлиги, АКШнын Соода Министрлиги NIST, АКШнын Коргоо министрлиги, Коргоо боюнча Өркүндөтүлгөн Изилдөө Долбоорлор Агенттиги (DARPA) жана Аскердик Аппараттын кеңсеси үчүн кол чатыр болгон. Naval Research стратегиялык пландоочуларды талкуулоодо маалымат берүү үчүн изилдөөлөрдү координациялады.Мындай отчеттордун бири 1997-жылы Европада жана Японияда тез прототиптөө панелинин отчету болгон, анда DTM корпорациясынын негиздөөчүсү Джозеф Дж. Биман тарыхый перспективаны берет:

Тез прототиптөө технологиясынын тамыры топографиядагы жана фотоскульптурадагы тажрыйбалардан изделсе болот.ТОПОГРАФИЯнын ичинде Блантер (1892) рельефтик кагаз топографиялык карталар үчүн калып жасоонун катмарлуу ыкмасын сунуш кылган. Процесс бир катар плиталардын контур сызыктарын кесүүнү камтыган, алар кийинчерээк тизилген.Mitsubishi компаниясынан Матсубара (1974) куюу калыптарын жасоо үчүн үйүлгөн жука катмарларды пайда кылуу үчүн фото-катуу фотополимердик чайыр менен топографиялык процессти сунуш кылган.ФОТОСКУЛПТУРА — 19-кылымдагы объекттердин так үч өлчөмдүү көчүрмөсүн жасоо ыкмасы.Эң белгилүү Франсуа Виллем (1860) 24 камераны тегерек массивге жайгаштырып, бир эле учурда объектти сүрөткө тарткан.Ар бир сүрөттүн силуэти андан кийин репликаны оюу үчүн колдонулган.Мориока (1935, 1944) объекттин контур сызыктарын фотографиялык түрдө түзүү үчүн структураланган жарыкты колдонуу менен гибриддик фото скульптураны жана топографиялык процессти иштеп чыккан.Андан кийин сызыктарды барактарга айлантып, кесип, тизип, же оюу үчүн запастык материалга проекциялоого болот.Munz (1956) Процессинде объекттин үч өлчөмдүү сүрөттөлүшүн ылдый түшүрүүчү поршеньге фотоэмульсияны катмар-катмар тандоо жолу менен чагылдырган.Фиксациялангандан кийин катуу тунук цилиндр объекттин сүрөтүн камтыйт.

— Джозеф Дж. Биаман
"Рапиддик прототиптөөнүн келип чыгышы - RP дайыма өнүгүп келе жаткан CAD индустриясынан, тагыраак айтканда, CAD'тин катуу моделдөө жагынан келип чыккан.1980-жылдардын аягында катуу моделдөө киргизилгенге чейин зым алкактары жана беттери менен үч өлчөмдүү моделдер түзүлгөн.Бирок чыныгы катуу моделдөөнүн өнүгүшүнө чейин RP сыяктуу инновациялык процесстерди иштеп чыгуу мүмкүн эмес.1986-жылы 3D системаларын табууга жардам берген Чарльз Халл биринчи RP процессин иштеп чыккан.Стереолитография деп аталган бул процесс кээ бир ультра кызгылт көк нурга сезгич суюк чайырлардын жука ырааттуу катмарларын аз кубаттуу лазер менен айыктыруу жолу менен объекттерди курат.RP киргизүү менен, CAD катуу моделдери күтүлбөгөн жерден жандашы мүмкүн ".

Катуу Freeform Fabrication деп аталган технологияларды биз бүгүн тез прототиптөө, 3D басып чыгаруу же кошумча өндүрүш катары тааныйбыз: Swainson (1977), Schwerzel (1984) эки компьютер башкарылган лазер нурларынын кесилишинде фотосезгич полимерди полимерлештирүү боюнча иштеген.Ciraud (1972) агломерацияланган беттик каптоо үчүн электрон нуру, лазер же плазма менен магнитостатикалык же электростатикалык туташтырууну караган.Булардын баары сунушталган, бирок иштеген машиналар курулганбы белгисиз.Нагоя шаардык өнөр жай илимий-изилдөө институтунун кызматкери Хидео Кодама фотополимердик тез прототиптөө системасынын жардамы менен жасалган катуу моделдин эсебин биринчи болуп жарыялаган (1981).Fused Deposition Modeling (FDM) таянган эң биринчи 3D тез прототиптөө системасы Stratasys тарабынан 1992-жылы апрелде жасалган, бирок патент 1992-жылдын 9-июнуна чейин берилген эмес. Sanders Prototype, Inc. 1992-жылдын 4-августунан баштап (Хелински) ойлоп табуу, 1993-жылдын аягында Modelmaker 6Pro жана андан кийин 1997-жылы чоңураак өнөр жайлык 3D принтери, Modelmaker 2. Z-Corp 1993-жылы түз Shell Casting (DSP) үчүн MIT 3DP порошок туташтыргычын колдонгон 1995-жылы рынокко чыккан. Ошол алгачкы мезгилде да технология өндүрүш практикасында өз орду бар деп эсептелген.Төмөн резолюция, аз күч чыгаруу дизайнды текшерүүдө, калыптарды жасоодо, өндүрүштүк шаймандарда жана башка тармактарда баалуу болгон.Чыгымдар жогорку спецификацияларды колдонууга карай тынымсыз алга жылды.Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) Rapid Prototyping 3D Printing өндүрүүчүсү катары Modelmaker 6Pro менен CAD моделдеринин курмандык термопластын үлгүлөрүн жасоо үчүн башталган.

Инновациялар тынымсыз изденип, ылдамдыкты жана массалык өндүрүштүк тиркемелерди жеңүү мүмкүнчүлүгүн жогорулатуу.RP тиешелүү CNC аймактары менен бөлүшө турган укмуштуудай өнүгүү - бул бүтүндөй CAD-CAM инструменттеринин чынжырын түзгөн жогорку деңгээлдеги тиркемелердин акысыз ачык булагы.Бул төмөн резиденттүү аппарат өндүрүүчүлөрдүн коомчулугун түздү.Хоббиисттер атүгүл лазердик эффективдүү түзүлүштөрдүн дизайнын талап кылышты

1993-жылы жарыяланган RP процесстеринин же өндүрүш технологияларынын эң алгачкы тизмеси Маршалл Бернс тарабынан жазылган жана ар бир процесс абдан кылдат түшүндүрүлгөн.Ал ошондой эле төмөндөгү тизмедеги ысымдардын прекурсорлору болгон кээ бир технологияларды атайт.Мисалы: Visual Impact корпорациясы мом коюу үчүн принтердин прототипин гана чыгарган жана анын ордуна патентти Sanders Prototype, Inc компаниясына лицензиялаган.BPM ошол эле струйны жана материалдарды колдонгон.