Mabilis na prototyping

Isang mabilis na prototyping machine gamit ang selective laser sintering (SLS)

3D model slicing
Ang mabilis na prototyping ay isang pangkat ng mga diskarteng ginagamit upang mabilis na gumawa ng scale model ng isang pisikal na bahagi o assembly gamit ang three-dimensional na computer aided design (CAD) na data.Ang pagtatayo ng bahagi o pagpupulong ay karaniwang ginagawa gamit ang 3D printing o teknolohiyang "additive layer manufacturing".

Ang mga unang paraan para sa mabilis na prototyping ay naging available noong kalagitnaan ng 1980s at ginamit upang makagawa ng mga modelo at prototype na bahagi.Ngayon, ginagamit ang mga ito para sa isang malawak na hanay ng mga aplikasyon at ginagamit upang gumawa ng mga bahagi ng kalidad ng produksyon sa medyo maliit na bilang kung ninanais nang walang karaniwang hindi kanais-nais na panandaliang ekonomiya.Hinikayat ng ekonomiyang ito ang mga online service bureaus.Ang mga makasaysayang survey ng RP technology ay nagsisimula sa mga talakayan ng simulacra production techniques na ginagamit ng 19th-century sculptor.Ginagamit ng ilang modernong iskultor ang teknolohiya ng progeny upang makagawa ng mga eksibisyon at iba't ibang bagay.Ang kakayahang magparami ng mga disenyo mula sa isang dataset ay nagbunga ng mga isyu ng mga karapatan, dahil posible na ngayong i-interpolate ang volumetric na data mula sa isang-dimensional na larawan.

Tulad ng CNC subtractive method, ang computer-aided-design – computer-aided manufacturing CAD -CAM workflow sa tradisyunal na mabilis na proseso ng prototyping ay nagsisimula sa paglikha ng geometric data, alinman bilang 3D solid gamit ang isang CAD workstation, o 2D slices gamit ang isang aparato sa pag-scan.Para sa mabilis na prototyping ang data na ito ay dapat na kumakatawan sa isang wastong geometric na modelo;ibig sabihin, isa na ang mga hangganan sa ibabaw ay nakapaloob sa isang may hangganang dami, walang mga butas na naglalantad sa loob, at hindi nakatiklop pabalik sa kanilang mga sarili.Sa madaling salita, ang bagay ay dapat may "loob".Ang modelo ay wasto kung para sa bawat punto sa 3D space ang computer ay maaaring matukoy nang natatangi kung ang puntong iyon ay nasa loob, sa, o labas ng hangganan ng ibabaw ng modelo.Tinatantiya ng mga post-processor ng CAD ang mga internal na CAD na geometric na form ng mga vendor ng application (hal., B-splines) na may pinasimpleng mathematical form, na ipinahayag naman sa isang tinukoy na format ng data na isang karaniwang feature sa additive manufacturing: STL file format, isang de facto na pamantayan para sa paglilipat ng mga solidong geometric na modelo sa mga makina ng SFF.

Upang makuha ang mga kinakailangang motion control trajectory para himukin ang aktwal na SFF, mabilis na prototyping, 3D printing o additive na mekanismo ng pagmamanupaktura, ang inihandang geometric na modelo ay karaniwang hinihiwa sa mga layer, at ang mga hiwa ay ini-scan sa mga linya (gumagawa ng "2D drawing" na ginamit upang bumuo trajectory tulad ng sa toolpath ng CNC), na ginagaya sa reverse ang layer-to-layer na proseso ng pisikal na gusali.

1. Mga lugar ng aplikasyon
Ang mabilis na prototyping ay karaniwang ginagamit din sa software engineering upang subukan ang mga bagong modelo ng negosyo at mga arkitektura ng application gaya ng Aerospace, Automotive, Financial Services, Product development, at Healthcare.Ang disenyo ng aerospace at mga pang-industriyang koponan ay umaasa sa prototyping upang makalikha ng mga bagong pamamaraan ng AM sa industriya.Gamit ang SLA, mabilis silang makakagawa ng maraming bersyon ng kanilang mga proyekto sa loob ng ilang araw at makakapagsimulang subukan nang mas mabilis.Ang Rapid Prototyping ay nagbibigay-daan sa mga designer/developer na magbigay ng tumpak na ideya kung paano lalabas ang tapos na produkto bago maglagay ng masyadong maraming oras at pera sa prototype.Ang 3D printing na ginagamit para sa Rapid Prototyping ay nagbibigay-daan para sa Industrial 3D printing na maganap.Sa pamamagitan nito, maaari kang magkaroon ng malalaking amag sa mga ekstrang bahagi na mabilis na ibomba sa labas sa loob ng maikling panahon.

2. Kasaysayan
Noong 1970s, binuo ni Joseph Henry Condon at ng iba pa sa Bell Labs ang Unix Circuit Design System (UCDS), na nag-automate sa matrabaho at madaling pagkakamali na gawain ng manu-manong pag-convert ng mga guhit upang gumawa ng mga circuit board para sa layunin ng pananaliksik at pag-unlad.

Pagsapit ng dekada 1980, napilitan ang mga gumagawa ng patakaran at mga tagapamahala ng industriya ng US na ang pangingibabaw ng America sa larangan ng paggawa ng machine tool ay sumingaw, sa tinatawag na machine tool crisis.Maraming proyekto ang naghangad na kontrahin ang mga usong ito sa tradisyonal na lugar ng CNC CAM, na nagsimula sa US.Nang maglaon, nang ang Rapid Prototyping Systems ay lumipat sa labas ng mga lab para i-komersyal, kinilala na ang mga pag-unlad ay pang-internasyonal na at ang mga kumpanya ng mabilis na prototyping ng US ay hindi magkakaroon ng karangyaan na hayaan ang isang lead na mawala.Ang National Science Foundation ay isang payong para sa National Aeronautics and Space Administration (NASA), US Department of Energy, US Department of Commerce NIST, US Department of Defense, Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), at Office of Ang Naval Research ay nag-coordinate ng mga pag-aaral upang ipaalam sa mga strategic planner sa kanilang mga deliberasyon.Ang isang naturang ulat ay ang 1997 Rapid Prototyping sa Europe at Japan Panel Report kung saan si Joseph J. Beaman na tagapagtatag ng DTM Corporation ay nagbibigay ng makasaysayang pananaw:

Ang mga ugat ng mabilis na teknolohiya ng prototyping ay maaaring masubaybayan sa mga kasanayan sa topograpiya at photosculpture.Sa loob ng TOPOGRAPIYA Iminungkahi ni Blanther (1892) ang isang layered na paraan para sa paggawa ng molde para sa mga nakataas na relief paper na topographical na mga mapa . Ang proseso ay kinabibilangan ng pagputol ng mga contour lines sa isang serye ng mga plato na pagkatapos ay isinalansan.Iminungkahi ni Matsubara (1974) ng Mitsubishi ang isang topographical na proseso na may photo-hardening photopolymer resin upang bumuo ng mga manipis na layer na nakasalansan upang makagawa ng isang casting mold.Ang PHOTOSCULPTURE ay isang ika-19 na siglong pamamaraan upang lumikha ng eksaktong tatlong-dimensional na mga replika ng mga bagay.Ang pinakatanyag na si Francois Willeme (1860) ay naglagay ng 24 na camera sa isang pabilog na hanay at sabay-sabay na nakuhanan ng larawan ang isang bagay.Ang silweta ng bawat litrato ay ginamit noon sa pag-ukit ng isang replika.Si Morioka (1935, 1944) ay nakabuo ng hybrid photo sculpture at topographic na proseso gamit ang structured light upang photographically lumikha ng contour lines ng isang bagay.Ang mga linya ay maaaring gawin sa mga sheet at gupitin at isalansan, o i-project sa stock na materyal para sa pag-ukit.Ang Proseso ng Munz (1956) ay muling gumawa ng isang three-dimensional na imahe ng isang bagay sa pamamagitan ng piling paglalantad, patong-patong, isang photo emulsion sa isang bumababang piston.Pagkatapos ng pag-aayos, ang isang solidong transparent na silindro ay naglalaman ng isang imahe ng bagay.

— Joseph J. Beaman
“The Origins of Rapid Prototyping – Ang RP ay nagmumula sa patuloy na lumalagong industriya ng CAD, mas partikular, ang solidong panig ng CAD.Bago ipinakilala ang solid modeling noong huling bahagi ng dekada 1980, ang mga three-dimensional na modelo ay ginawa gamit ang mga wire frame at surface.Ngunit hindi hanggang sa pagbuo ng tunay na solidong pagmomolde ay mabubuo ang mga makabagong proseso tulad ng RP.Si Charles Hull, na tumulong sa paghahanap ng 3D Systems noong 1986, ay bumuo ng unang proseso ng RP.Ang prosesong ito, na tinatawag na stereolithography, ay gumagawa ng mga bagay sa pamamagitan ng paggagamot sa manipis na magkakasunod na layer ng ilang partikular na ultraviolet light-sensitive na likidong resin na may mababang kapangyarihan na laser.Sa pagpapakilala ng RP, maaaring biglang mabuhay ang mga solidong modelo ng CAD”.

Ang mga teknolohiyang tinutukoy bilang Solid Freeform Fabrication ay ang kinikilala natin ngayon bilang mabilis na prototyping, 3D printing o additive manufacturing: Swainson (1977), Schwerzel (1984) ay nagtrabaho sa polymerization ng isang photosensitive polymer sa intersection ng dalawang computer controlled laser beam.Itinuring ni Ciraud (1972) ang magnetostatic o electrostatic deposition na may electron beam, laser o plasma para sa sintered surface cladding.Ang lahat ng ito ay iminungkahi ngunit hindi alam kung ang mga gumaganang makina ay ginawa.Si Hideo Kodama ng Nagoya Municipal Industrial Research Institute ang unang naglathala ng account ng isang solidong modelo na gawa gamit ang isang photopolymer rapid prototyping system (1981).Ang pinakaunang 3D rapid prototyping system na umaasa sa Fused Deposition Modeling (FDM) ay ginawa noong Abril 1992 ng Stratasys ngunit hindi naglabas ang patent hanggang Hunyo 9, 1992. Ipinakilala ng Sanders Prototype, Inc ang unang desktop inkjet 3D Printer (3DP) gamit ang isang imbensyon mula Agosto 4,1992 (Helinski), Modelmaker 6Pro noong huling bahagi ng 1993 at pagkatapos ay ang mas malaking pang-industriya na 3D printer, Modelmaker 2, noong 1997. Ang Z-Corp gamit ang MIT 3DP powder binding para sa Direct Shell Casting (DSP) na naimbento noong 1993 ay ipinakilala sa sa merkado noong 1995. Kahit na sa maagang petsang iyon ang teknolohiya ay nakita na may lugar sa kasanayan sa pagmamanupaktura.Ang isang mababang resolution, mababang lakas na output ay may halaga sa pag-verify ng disenyo, paggawa ng amag, mga jig ng produksyon at iba pang mga lugar.Ang mga output ay patuloy na sumulong tungo sa mas matataas na paggamit ng detalye.Nagsimula ang Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) bilang Rapid Prototyping 3D Printing na manufacturer kasama ang Modelmaker 6Pro para sa paggawa ng mga sakripisiyo na Thermoplas tic pattern ng mga modelong CAD ay gumagamit ng Drop-On-Demand (DOD) inkjet single nozzle na teknolohiya.

Ang mga inobasyon ay patuloy na hinahanap, upang mapabuti ang bilis at ang kakayahang makayanan ang mga aplikasyon ng mass production.Ang isang dramatikong pag-unlad na ibinabahagi ng RP sa mga kaugnay na bahagi ng CNC ay ang freeware na open-sourcing ng mataas na antas ng mga aplikasyon na bumubuo ng isang buong CAD-CAM toolchain.Lumikha ito ng isang komunidad ng mga tagagawa ng device na may mababang res.Ang mga hobbyist ay gumawa pa ng mga forays sa mas hinihingi na laser-effected na mga disenyo ng device

Ang pinakamaagang listahan ng RP Processes o Fabrication Technologies na inilathala noong 1993 ay isinulat ni Marshall Burns at ipinapaliwanag nang lubusan ang bawat proseso.Pinangalanan din nito ang ilang mga teknolohiya na nauna sa mga pangalan sa listahan sa ibaba.Para sa Halimbawa: Gumawa lang ang Visual Impact Corporation ng prototype printer para sa wax deposition at pagkatapos ay nilisensyahan ang patent sa Sanders Prototype, Inc sa halip.Gumamit ang BPM ng parehong mga inkjet at materyales.