Брзо прототипирање

Машина за брз прототип што користи селективно ласерско синтерување (SLS)

Сечење на 3D модел
Брзото прототипирање е група техники што се користат за брзо изработка на модел на физички дел или склоп со користење на податоци од тридимензионален компјутерски потпомогнат дизајн (CAD).Изградбата на делот или склопот обично се врши со користење на 3D печатење или технологија „производство на адитивни слоеви“.

Првите методи за брзо прототипирање станаа достапни во средината на 1980-тите и беа користени за производство на модели и прототипови на делови.Денес, тие се користат за широк опсег на апликации и се користат за производство на делови со квалитет на производство во релативно мал број, ако сакате, без типична неповолна краткорочна економија.Оваа економија ги поттикна онлајн сервисните бироа.Историските истражувања на RP технологијата започнуваат со дискусии за техниките на производство на симулакра што ги користеле скулпторите од 19 век.Некои модерни скулптори ја користат технологијата на потомството за да направат изложби и разни предмети.Способноста да се репродуцираат дизајни од базата на податоци доведе до проблеми со правата, бидејќи сега е можно да се интерполираат волуметриски податоци од еднодимензионални слики.

Како и со CNC методите за одземање, компјутерски потпомогнатиот дизајн – компјутерски потпомогнато производство CAD-CAM работниот тек во традиционалниот брз процес на прототипирање започнува со создавање на геометриски податоци, или како 3D солидна со помош на CAD работна станица, или 2D парчиња со користење на уред за скенирање.За брзо прототипирање, овие податоци мора да претставуваат валиден геометриски модел;имено, оној чиишто гранични површини заградуваат конечен волумен, не содржат дупки што ја изложуваат внатрешноста и не се превиткуваат назад на себе.Со други зборови, објектот мора да има „внатре“.Моделот е валиден ако за секоја точка во 3D просторот компјутерот може уникатно да одреди дали таа точка лежи внатре, на или надвор од граничната површина на моделот.CAD пост-процесорите ќе ги приближат внатрешните CAD геометриски форми на продавачите на апликации (на пример, B-splines) со поедноставена математичка форма, која пак се изразува во одреден формат на податоци што е вообичаена карактеристика во производството на адитиви: STL формат на датотека, де факто стандард за пренос на цврсти геометриски модели на SFF машини.

За да се добијат потребните траектории за контрола на движењето за да се придвижи вистинскиот механизам за SFF, брзо создавање прототипови, 3D печатење или адитиви, подготвениот геометриски модел обично се сече на слоеви, а парчињата се скенираат во линии (произведувајќи „2D цртеж“ што се користи за генерирање траекторија како во патеката за алатки на CNC), имитирајќи го обратно процесот на физичко градење слој до слој.

1. Области за примена
Брзиот прототип исто така најчесто се применува во софтверското инженерство за да се испробаат нови деловни модели и апликативни архитектури како што се Воздухопловна, Автомобилство, Финансиски Услуги, Развој на производи и Здравство.Воздухопловниот дизајн и индустриските тимови се потпираат на прототипови со цел да создадат нови AM методологии во индустријата.Користејќи SLA, тие можат брзо да направат повеќе верзии на нивните проекти за неколку дена и да започнат побрзо со тестирање.Rapid Prototyping им овозможува на дизајнерите/програмерите да дадат точна идеја за тоа како ќе излезе готовиот производ пред да вложат премногу време и пари во прототипот.3D печатењето што се користи за Брзо прототип овозможува индустриско 3D печатење.Со ова, може да имате калапи за резервни делови од големи размери кои брзо се испумпуваат за краток временски период.

2. Историја
Во 1970-тите, Џозеф Хенри Кондон и другите во Bell Labs го развија Unix Circuit Design System (UCDS), автоматизирајќи ја макотрпната и склона кон грешки задача за рачно конвертирање на цртежи за да се изработат кола за целите на истражување и развој.

До 1980-тите, американските креатори на политики и индустриските менаџери беа принудени да забележат дека доминацијата на Америка во областа на производството на машински алати испари, во она што беше наречено криза со машински алати.Бројни проекти се обидоа да се спротивстават на овие трендови во традиционалната област CNC CAM, која започна во САД.Подоцна, кога Rapid Prototyping Systems се пресели од лабораториите за да се комерцијализира, беше препознаено дека развојот на настаните е веќе меѓународен и американските компании за брзи прототипови нема да го имаат луксузот да остават олово да се лизне.Националната научна фондација беше чадор за Националната аеронаутичка и вселенска администрација (NASA), Министерството за енергетика на САД, Министерството за трговија на САД NIST, Министерството за одбрана на САД, Агенцијата за напредни истражувачки проекти за одбрана (DARPA) и Канцеларијата на Поморските истражувања ги координирале студиите за да ги информираат стратешките планери во нивните размислувања.Еден таков извештај беше Извештајот на панелот за брзо прототипирање во Европа и Јапонија од 1997 година во кој Џозеф Џ. Биман, основачот на корпорацијата ДТМ дава историска перспектива:

Корените на технологијата за брзи прототипови може да се следат во практиките во топографијата и фотокулптурата.Во рамките на ТОПОГРАФИЈАТА, Блантер (1892) предложил слоевит метод за правење калап за топографски карти со издигнат релјеф хартија.Matsubara (1974) од Mitsubishi предложи топографски процес со фотополимерна смола што се стврднува за да се формираат тенки слоеви наредени за да се направи калап за леење.ФОТОСКУЛПТУРАТА била техника од 19 век за создавање точни тридимензионални реплики на предмети.Најпознатиот Франсоа Вилем (1860) поставил 24 камери во кружна низа и истовремено фотографирал објект.Силуетата на секоја фотографија потоа беше искористена за издлабена реплика.Мориока (1935, 1944) разви хибридна фото скулптура и топографски процес користејќи структурирана светлина за фотографски да создаде контурни линии на објектот.Линиите потоа може да се развијат во листови и да се исечат и наредени или да се проектираат на залихите за резба.Процесот на Munz (1956) репродуцираше тродимензионална слика на објект со селективно изложување, слој по слој, фотоемулзија на клипот за спуштање.По фиксирањето, цврст проѕирен цилиндар содржи слика на објектот.

- Џозеф Џ. Биман
„Потеклото на брзото прототипирање - RP произлегува од постојано растечката CAD индустрија, поконкретно, цврстата страна на моделирање на CAD.Пред да се воведе солидно моделирање во доцните 1980-ти, беа создадени тродимензионални модели со жичени рамки и површини.Но, сè додека развојот на вистинско цврсто моделирање не може да се развијат иновативни процеси како што е RP.Чарлс Хал, кој помогна во основањето на 3D системи во 1986 година, го разви првиот процес на RP.Овој процес, наречен стереолитографија, гради објекти со лекување на тенки последователни слоеви на одредени течни смоли чувствителни на ултравиолетова светлина со ласер со мала моќност.Со воведувањето на RP, CAD солидните модели може одеднаш да оживеат“.

Технологиите наведени како изработка на цврста слободна форма се она што денес го препознаваме како брзо прототипирање, 3Д печатење или производство на адитиви: Свеинсон (1977), Шверцел (1984) работеа на полимеризација на фотосензитивен полимер на пресекот на два компјутерски контролирани ласерски зраци.Ciraud (1972) смета дека магнетостатско или електростатско таложење со електронски сноп, ласер или плазма за синтерувано површинско обложување.Сите овие беа предложени, но не се знае дали се направени работни машини.Хидео Кодама од Општинскиот индустриски истражувачки институт Нагоја беше првиот што објави извештај за цврст модел направен со помош на систем за брзо прототипирање на фотополимер (1981).Првиот 3D систем за брз прототип кој се потпира на моделирање со сплотена депозиција (FDM) беше направен во април 1992 година од страна на Stratasys, но патентот не беше издаден до 9 јуни 1992 година. Sanders Prototype, Inc го претстави првиот десктоп инк-џет 3D печатач (3DP) користејќи изум од 4 август 1992 година (Хелински), Modelmaker 6Pro кон крајот на 1993 година, а потоа и поголемиот индустриски 3D печатач, Modelmaker 2, во 1997 година. на пазарот во 1995 година. Дури и во тој ран датум технологијата се сметаше дека има место во производствената практика.Ниската резолуција и излезот со мала јачина имаа вредност во верификацијата на дизајнот, изработката на калапи, производните жици и други области.Излезите постојано напредуваа кон употреба со повисоки спецификации.Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) започна како производител на 3D печатење за брзо прототипирање со Modelmaker 6Pro за правење жртвувани модели на Thermoplas tic на CAD моделите користи технологија за инкџет со една млазница Drop-On-Demand (DOD).

Постојано се бараат иновации, за подобрување на брзината и способноста за справување со апликациите за масовно производство.Драматичен развој што RP го дели со сродните области на CNC е бесплатниот софтвер со отворени извори на апликации на високо ниво кои сочинуваат цел синџир на алатки CAD-CAM.Ова создаде заедница на производители на уреди со ниска резолуција.Хобистите дури навлегоа во попребирливи дизајни на уреди со ласерски ефект

Најраната листа на RP процеси или технологии за изработка објавена во 1993 година е напишана од Маршал Барнс и многу темелно го објаснува секој процес.Исто така, именува некои технологии кои биле претходници на имињата на листата подолу.На пример: Visual Impact Corporation произведе само прототип на печатач за таложење восок и потоа го лиценцираше патентот на Sanders Prototype, Inc.BPM ги користеше истите инкџети и материјали.