Prototyping gancang

Mesin prototyping gancang ngagunakeun sintering laser selektif (SLS)

Modél 3D nyiksikan
Rapid prototyping nyaéta sakumpulan téknik anu digunakeun pikeun gancang nyieun modél skala bagian fisik atawa rakitan ngagunakeun data desain dibantuan komputer (CAD) tilu diménsi.Pangwangunan bagian atanapi rakitan biasana dilakukeun nganggo percetakan 3D atanapi téknologi "manufaktur lapisan aditif".

Métode munggaran pikeun prototyping gancang janten sadia dina pertengahan 1980s sarta dipaké pikeun ngahasilkeun model jeung bagian prototipe.Kiwari, aranjeunna dianggo pikeun rupa-rupa aplikasi sareng dianggo pikeun ngahasilkeun bagian-bagian kualitas produksi dina jumlah anu rélatif leutik upami hoyong tanpa ékonomi jangka pondok anu teu nguntungkeun.Ékonomi ieu nyorong biro jasa online.Survey sajarah téhnologi RP dimimitian ku diskusi ngeunaan téhnik produksi simulacra dipaké ku sculptors abad ka-19.Sababaraha sculptors modern ngagunakeun téhnologi turunan pikeun ngahasilkeun paméran jeung sagala rupa objék.Kamampuhan pikeun ngahasilkeun deui desain tina set data parantos nyababkeun masalah hak, sabab ayeuna tiasa ngainterpolasi data volumetrik tina gambar hiji diménsi.

Salaku kalawan métode subtractive CNC, komputer-dibantuan-desain - komputer-dibantuan manufaktur CAD -CAM workflow dina prosés prototyping gancang tradisional dimimitian ku kreasi data geometric, boh salaku solid 3D ngagunakeun workstation CAD, atawa keureut 2D maké a alat scanning.Pikeun prototyping gancang data ieu kudu ngagambarkeun model geometri valid;nyaéta, hiji anu surfaces wates ngalampirkeun volume terhingga, ngandung euweuh liang exposing interior, sarta ulah ngalipet deui kana diri.Dina basa sejen, obyék kudu boga "jero".Modél ieu valid lamun pikeun tiap titik dina spasi 3D komputer bisa nangtukeun uniquely naha titik eta perenahna di jero, on, atawa luar beungeut wates model.Pos-prosesor CAD bakal ngadeukeutan bentuk geometri CAD internal anu ngical paralatan aplikasi (contona, B-splines) kalayan bentuk matematik anu disederhanakeun, anu dina gilirannana dinyatakeun dina format data anu khusus anu mangrupikeun fitur umum dina manufaktur aditif: format file STL, standar de facto pikeun mindahkeun model geometri padet ka mesin SFF.

Pikeun ménta lintasan kontrol gerak diperlukeun pikeun ngajalankeun SFF sabenerna, prototyping gancang, percetakan 3D atawa mékanisme manufaktur aditif, model geometri disusun ilaharna sliced ​​kana lapisan, sarta keureut nu discan kana garis (ngahasilkeun "gambar 2D" dipaké pikeun ngahasilkeun. lintasan sakumaha dina toolpath CNC urang), mimicking sabalikna prosés wangunan fisik lapisan-to-lapisan.

1. Wewengkon aplikasi
Prototyping gancang ogé umumna diterapkeun dina rékayasa parangkat lunak pikeun nyobaan modél bisnis anyar sareng arsitéktur aplikasi sapertos Aerospace, Otomotif, Jasa Keuangan, Pangembangan Produk, sareng Kaséhatan.Desain aerospace sareng tim industri ngandelkeun prototyping pikeun nyiptakeun metodologi AM énggal di industri.Nganggo SLA aranjeunna tiasa gancang ngadamel sababaraha vérsi proyékna dina sababaraha dinten sareng ngawitan nguji langkung gancang.Rapid Prototyping ngamungkinkeun désainer/pamekar pikeun masihan gambaran anu akurat ngeunaan kumaha produk rengse bakal kaluar sateuacan nempatkeun teuing waktos sareng artos kana prototipe.Percetakan 3D anu dianggo pikeun Rapid Prototyping ngamungkinkeun percetakan 3D Industri tiasa lumangsung.Kalayan ieu, anjeun tiasa gaduh kapang skala ageung pikeun suku cadang anu dipompa kaluar gancang dina waktos anu pondok.

2. Sajarah
Dina taun 1970-an, Joseph Henry Condon jeung nu lianna di Bell Labs ngembangkeun Unix Circuit Design System (UCDS), ngajadikeun otomatis tugas nu laborious jeung rawan kasalahan tina ngarobah gambar sacara manual pikeun nyieun papan sirkuit keur kaperluan panalungtikan sarta pamekaran.

Nepi ka taun 1980-an, pembuat kabijakan AS jeung manajer industri kapaksa ngémutan yén dominasi Amérika dina widang manufaktur alat mesin ngejat, dina naon anu dingaranan krisis alat mesin.Seueur proyék narékahan pikeun ngalawan tren ieu di daérah CNC CAM tradisional, anu parantos dimimitian di AS.Engké nalika Rapid Prototyping Systems pindah kaluar labs pikeun commercialized, éta dipikawanoh yen kamajuan geus internasional jeung pausahaan prototyping gancang AS moal bakal boga méwah a let a lead slip jauh.National Science Foundation mangrupikeun payung pikeun National Aeronautics and Space Administration (NASA), Departemen Énergi AS, Departemen Perdagangan AS NIST, Departemen Pertahanan AS, Badan Proyék Panaliti Lanjutan Pertahanan (DARPA), sareng Kantor Dinas Naval Research ngagabung studi pikeun nginpokeun planners strategis dina deliberations maranéhanana.Salah sahiji laporan sapertos nyaéta 1997 Rapid Prototyping di Éropa sareng Laporan Panel Jepang dimana Joseph J. Beaman pangadeg DTM Corporation nyayogikeun sudut pandang sajarah:

Akar tina téhnologi prototyping gancang bisa disusud ka prakték di topografi jeung photosculpture.Dina TOPOGRAFI Blanther (1892) ngusulkeun métode layered pikeun nyieun kapang pikeun kertas relief diangkat peta topographical .Prosésna aub motong garis kontur dina runtuyan pelat nu lajeng tumpuk.Matsubara (1974) tina Mitsubishi ngusulkeun prosés topografis kalayan résin photopolymer poto-hardening pikeun ngabentuk lapisan ipis tumpuk pikeun nyieun kapang tuang.PHOTOSCULPTURE mangrupikeun téknik abad ka-19 pikeun nyiptakeun réplika objék tilu diménsi anu pasti.Paling kawentar Francois Willeme (1860) nempatkeun 24 kaméra dina Asép Sunandar Sunarya sirkular sarta sakaligus difoto hiji obyék.Siluet unggal poto teras dianggo pikeun ngukir réplika.Morioka (1935, 1944) ngembangkeun patung poto hibrida jeung prosés topografis ngagunakeun lampu terstruktur pikeun photographically nyieun garis kontur hiji obyék.Garis-garisna teras tiasa dikembangkeun janten lembar sareng dipotong sareng ditumpuk, atanapi diproyeksikan kana bahan saham pikeun ukiran.Prosés Munz (1956) ngahasilkeun gambar tilu diménsi tina hiji obyék ku cara selektif ngalaan, lapisan demi lapisan, emulsion poto dina piston nurunkeun.Saatos ngalereskeun, silinder transparan padet ngandung gambar obyék.

- Joseph J. Beaman
"Asal-usul Rapid Prototyping - RP asalna tina industri CAD anu kantos-tumuwuh, khususna, sisi modél padet CAD.Saméméh modél padet diwanohkeun dina ahir taun 1980-an, modél tilu diménsi dijieun ku pigura kawat jeung permukaan.Tapi henteu dugi ka ngembangkeun modeling solid leres tiasa prosés inovatif sapertos RP dikembangkeun.Charles Hull, anu mantuan kapanggih 3D Systems di 1986, ngembangkeun prosés RP munggaran.Prosés ieu, disebut stereolithography, ngawangun objék ku curing lapisan padeukeut ipis résin cair sénsitip-cahaya ultraviolét tangtu ku laser kakuatan low.Kalayan ngenalkeun RP, modél padet CAD ujug-ujug tiasa hirup".

Téknologi anu disebut Solid Freeform Fabrication nyaéta anu urang kenal ayeuna salaku prototyping gancang, percetakan 3D atanapi manufaktur aditif: Swainson (1977), Schwerzel (1984) damel dina polimérisasi polimér fotosensitif di simpang dua sinar laser anu dikontrol komputer.Ciraud (1972) dianggap déposisi magnetostatik atanapi éléktrostatik kalayan sinar éléktron, laser atanapi plasma pikeun cladding permukaan sintered.Ieu sadayana diusulkeun tapi teu dipikanyaho upami mesin damel diwangun.Hideo Kodama of Nagoya Municipal Industrial Research Institute nyaéta anu munggaran nyebarkeun akun modél padet anu didamel nganggo sistem prototyping gancang photopolymer (1981).Sistem prototyping gancang 3D munggaran anu ngandelkeun Fused Deposition Modeling (FDM) dilakukeun dina April 1992 ku Stratasys tapi paténna henteu dikaluarkeun dugi ka 9 Juni 1992. Sanders Prototype, Inc ngenalkeun Printer 3D inkjet desktop munggaran (3DP) ngagunakeun penemuan ti Agustus 4,1992 (Helinski), Modelmaker 6Pro di ahir 1993 lajeng printer 3D industri gedé, Modelmaker 2, dina 1997. Z-Corp ngagunakeun bubuk MIT 3DP mengikat keur Direct Shell Casting (DSP) nimukeun 1993 diwanohkeun ka pasar di 1995. Malah dina tanggal mimiti téhnologi ieu katempona ngabogaan tempat dina praktekna manufaktur.A resolusi low, kakuatan low kaluaran miboga nilai dina verifikasi desain, pembuatan kapang, jigs produksi jeung wewengkon séjén.Kaluaran geus steadily maju ka arah pamakéan spésifikasi luhur.Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) dimimitian salaku produsén Rapid Prototyping 3D Printing jeung Modelmaker 6Pro pikeun nyieun pola Thermoplas tic kurban model CAD ngagunakeun Drop-On-Demand (DOD) inkjet single nozzle téhnologi.

Inovasi anu terus ditéang, pikeun ngaronjatkeun kagancangan jeung kamampuhan pikeun Cope jeung aplikasi produksi masal.Pangwangunan dramatis anu dibagikeun RP sareng daérah CNC anu aya hubunganana nyaéta open-sourcing freeware tina aplikasi tingkat luhur anu ngawangun hiji toolchain CAD-CAM sadayana.Ieu geus dijieun komunitas pabrik alat res low.Hobbyists malah geus nyieun forays kana desain alat laser-dipangaruhan leuwih nuntut

Daptar pangheubeulna ngeunaan RP Prosés atanapi Fabrication Technologies diterbitkeun taun 1993 ditulis ku Marshall Burns sarta ngajelaskeun unggal prosés pisan tuntas.Éta ogé nami sababaraha téknologi anu prékursor pikeun nami dina daptar di handap ieu.Contona: Visual Impact Corporation ngan ngahasilkeun printer prototipe pikeun déposisi lilin lajeng dilisensikeun patén ka Sanders Prototype, Inc.BPM nganggo inkjet sareng bahan anu sami.