Vinnige prototipering

'n Vinnige prototipe-masjien wat selektiewe lasersintering (SLS) gebruik

3D-model sny
Vinnige prototipering is 'n groep tegnieke wat gebruik word om vinnig 'n skaalmodel van 'n fisiese deel of samestelling te vervaardig deur gebruik te maak van driedimensionele rekenaargesteunde ontwerp (CAD) data.Konstruksie van die onderdeel of samestelling word gewoonlik gedoen deur gebruik te maak van 3D-drukwerk of “additiewe laagvervaardiging”-tegnologie.

Die eerste metodes vir vinnige prototipering het in die middel 1980's beskikbaar geword en is gebruik om modelle en prototipe-onderdele te vervaardig.Vandag word dit vir 'n wye reeks toepassings gebruik en word gebruik om onderdele van produksiegehalte in relatief klein getalle te vervaardig indien verlang sonder die tipiese ongunstige korttermyn-ekonomie.Hierdie ekonomie het aanlyndiensburo's aangemoedig.Historiese opnames van RP-tegnologie begin met besprekings van simulacra-produksietegnieke wat deur 19de-eeuse beeldhouers gebruik word.Sommige moderne beeldhouers gebruik die nageslagtegnologie om uitstallings en verskeie voorwerpe te produseer.Die vermoë om ontwerpe vanaf 'n datastel te reproduseer het aanleiding gegee tot kwessies van regte, aangesien dit nou moontlik is om volumetriese data vanaf eendimensionele beelde te interpoleer.

Soos met CNC-aftrekmetodes, begin die rekenaargesteunde ontwerp - rekenaargesteunde vervaardiging CAD -CAM werkvloei in die tradisionele vinnige prototiperingsproses met die skepping van geometriese data, hetsy as 'n 3D vaste stof met behulp van 'n CAD werkstasie, of 2D skywe met behulp van 'n skandeer toestel.Vir vinnige prototipering moet hierdie data 'n geldige meetkundige model verteenwoordig;naamlik een waarvan die grensvlakke 'n eindige volume omsluit, geen gate bevat wat die binnekant blootstel nie, en nie op hulself terugvou nie.Met ander woorde, die voorwerp moet 'n "binnekant" hê.Die model is geldig as die rekenaar vir elke punt in 3D-ruimte uniek kan bepaal of daardie punt binne, op of buite die grensoppervlak van die model lê.CAD-naverwerkers sal die toepassingsverskaffers se interne CAD-geometriese vorms (bv. B-splines) benader met 'n vereenvoudigde wiskundige vorm, wat op sy beurt uitgedruk word in 'n gespesifiseerde dataformaat wat 'n algemene kenmerk in additiewe vervaardiging is: STL-lêerformaat, 'n de facto standaard vir die oordrag van soliede geometriese modelle na SFF-masjiene.

Om die nodige bewegingsbeheerbane te verkry om die werklike SFF, vinnige prototipering, 3D-drukwerk of bykomende vervaardigingsmeganisme te bestuur, word die voorbereide geometriese model tipies in lae gesny, en die skywe word in lyne geskandeer (wat 'n "2D-tekening" produseer wat gebruik word om te genereer trajek soos in CNC se gereedskappad), wat in omgekeerde die laag-tot-laag fisiese bouproses naboots.

1. Toepassingsgebiede
Vinnige prototipering word ook algemeen in sagteware-ingenieurswese toegepas om nuwe sakemodelle en toepassingsargitekture soos Lugvaart, Motor, Finansiële Dienste, Produkontwikkeling en Gesondheidsorg uit te probeer.Lugvaart-ontwerp- en industriële spanne maak staat op prototipering om nuwe AM-metodologieë in die bedryf te skep.Deur SLA te gebruik, kan hulle binne 'n paar dae vinnig verskeie weergawes van hul projekte maak en vinniger begin toets.Vinnige prototipering stel ontwerpers/ontwikkelaars in staat om 'n akkurate idee te gee van hoe die voltooide produk sal uitdraai voordat te veel tyd en geld in die prototipe geplaas word.3D-drukwerk wat vir vinnige prototipering gebruik word, laat industriële 3D-drukwerk toe.Hiermee kan jy grootskaalse vorms vir onderdele binne 'n kort tydperk vinnig laat uitpomp.

2. Geskiedenis
In die 1970's het Joseph Henry Condon en ander by Bell Labs die Unix Circuit Design System (UCDS) ontwikkel, wat die moeisame en foutgevoelige taak outomatiseer om tekeninge met die hand te omskep om stroombaanborde te vervaardig vir die doeleindes van navorsing en ontwikkeling.

Teen die 1980's was Amerikaanse beleidmakers en industriële bestuurders gedwing om kennis te neem dat Amerika se oorheersing op die gebied van masjiengereedskapvervaardiging verdamp het, in wat die masjiengereedskapkrisis genoem is.Talle projekte het probeer om hierdie neigings teë te werk in die tradisionele CNC CAM-gebied, wat in die VSA begin het.Later toe Rapid Prototyping Systems uit laboratoriums beweeg het om gekommersialiseer te word, is erken dat ontwikkelings reeds internasionaal was en Amerikaanse vinnige prototiperingsmaatskappye sou nie die luukse hê om 'n lood te laat wegglip nie.Die National Science Foundation was 'n sambreel vir die Nasionale Lugvaart- en Ruimte-administrasie (NASA), die Amerikaanse departement van energie, die Amerikaanse departement van handel NIST, die Amerikaanse departement van verdediging, die agentskap vir gevorderde navorsingsprojekte vir verdediging (DARPA) en die kantoor van Naval Research het studies gekoördineer om strategiese beplanners in hul beraadslagings in te lig.Een so 'n verslag was die 1997 Rapid Prototyping in Europe and Japan Panel Report waarin Joseph J. Beaman stigter van DTM Corporation 'n historiese perspektief verskaf:

Die wortels van vinnige prototiperingstegnologie kan herlei word na praktyke in topografie en fotobeeldhouwerk.Binne TOPOGRAFIE het Blanther (1892) 'n gelaagde metode voorgestel vir die maak van 'n vorm vir verhewe reliëfpapier topografiese kaarte. Die proses het behels die sny van die kontoerlyne op 'n reeks plate wat dan gestapel is.Matsubara (1974) van Mitsubishi het 'n topografiese proses voorgestel met 'n foto-hardende fotopolimeerhars om dun lae te vorm wat gestapel is om 'n gietvorm te maak.FOTOSKULPTUUR was 'n 19de-eeuse tegniek om presiese driedimensionele replikas van voorwerpe te skep.Die mees bekende Francois Willeme (1860) het 24 kameras in 'n sirkelvormige reeks geplaas en terselfdertyd 'n voorwerp gefotografeer.Die silhoeët van elke foto is dan gebruik om 'n replika te kerf.Morioka (1935, 1944) het 'n hibriede fotobeeldhouwerk en topografiese proses ontwikkel wat gestruktureerde lig gebruik om kontoerlyne van 'n voorwerp fotografies te skep.Die lyne kan dan in velle ontwikkel word en gesny en gestapel word, of op voorraadmateriaal geprojekteer word om te kerf.Die Munz (1956) Proses het 'n driedimensionele beeld van 'n voorwerp weergegee deur selektief, laag vir laag, 'n foto-emulsie op 'n verlaagde suier te ontbloot.Nadat dit vasgemaak is, bevat 'n soliede deursigtige silinder 'n beeld van die voorwerp.

— Joseph J. Beaman
“Die oorsprong van vinnige prototipering – RP spruit uit die steeds groeiende CAD-industrie, meer spesifiek, die soliede modelleringskant van CAD.Voordat soliede modellering in die laat 1980's bekend gestel is, is driedimensionele modelle met draadrame en -oppervlaktes geskep.Maar eers met die ontwikkeling van ware soliede modellering kon innoverende prosesse soos RP ontwikkel word.Charles Hull, wat gehelp het om 3D Systems in 1986 te stig, het die eerste RP-proses ontwikkel.Hierdie proses, genaamd stereolitografie, bou voorwerpe deur dun opeenvolgende lae van sekere ultraviolet-ligsensitiewe vloeibare harse met 'n lae-krag laser te genees.Met die bekendstelling van RP kon CAD soliede modelle skielik lewe kry”.

Die tegnologie waarna verwys word as Solid Freeform Fabrication is wat ons vandag herken as vinnige prototipering, 3D-drukwerk of additiewe vervaardiging: Swainson (1977), Schwerzel (1984) het gewerk aan polimerisasie van 'n fotosensitiewe polimeer by die kruising van twee rekenaarbeheerde laserstrale.Ciraud (1972) het magnetostatiese of elektrostatiese afsetting met elektronstraal, laser of plasma vir gesinterde oppervlakbekleding oorweeg.Dit is almal voorgestel, maar dit is onbekend of werkende masjiene gebou is.Hideo Kodama van Nagoya Munisipale Nywerheidsnavorsingsinstituut was die eerste om 'n verslag te publiseer van 'n soliede model wat met behulp van 'n fotopolimeer vinnige prototiperingstelsel vervaardig is (1981).Die heel eerste 3D-snelle prototipe-stelsel wat op Fused Deposition Modeling (FDM) staatmaak, is in April 1992 deur Stratasys gemaak, maar die patent is eers op 9 Junie 1992 uitgereik. Sanders Prototype, Inc. uitvinding van 4 Augustus 1992 (Helinski), Modelmaker 6Pro aan die einde van 1993 en toe die groter industriële 3D-drukker, Modelmaker 2, in 1997. Z-Corp wat die MIT 3DP poeierbinding vir Direct Shell Casting (DSP) wat in 1993 uitgevind is, bekendgestel is die mark in 1995. Selfs op daardie vroeë datum is die tegnologie gesien as 'n plek in die vervaardigingspraktyk.'n Lae resolusie, lae sterkte-uitset het waarde gehad in ontwerpverifikasie, vormvervaardiging, produksiejigs en ander gebiede.Uitsette het geleidelik gevorder na hoër spesifikasiegebruike.Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) het begin as 'n Rapid Prototyping 3D Printing-vervaardiger met die Modelmaker 6Pro vir die maak van opofferende Termoplastiese patrone van CAD-modelle gebruik Drop-On-Demand (DOD) inkjet-enkelspuitpunttegnologie.

Daar word voortdurend na innovasies gesoek om spoed en die vermoë om massaproduksietoepassings te hanteer, te verbeter.'n Dramatiese ontwikkeling wat RP met verwante CNC-areas deel, is die vryware-open-sourcing van hoëvlaktoepassings wat 'n hele CAD-CAM-gereedskapsketting uitmaak.Dit het 'n gemeenskap van lae-res-toestelvervaardigers geskep.Stokperdjies het selfs uitstappies gemaak in meer veeleisende laser-effektiewe toestelontwerpe

Die vroegste lys van RP-prosesse of vervaardigingstegnologieë wat in 1993 gepubliseer is, is deur Marshall Burns geskryf en verduidelik elke proses baie deeglik.Dit noem ook sommige tegnologieë wat voorlopers was van die name op die lys hieronder.Byvoorbeeld: Visual Impact Corporation het slegs 'n prototipe drukker vir wasafsetting vervaardig en die patent dan eerder aan Sanders Prototype, Inc.BPM het dieselfde inkjetstralers en materiale gebruik.