Prototipazione rapida

Una macchina di prototipazione rapida cù sinterizzazione laser selettiva (SLS)

Tagliu di mudellu 3D
U prototipu rapidu hè un gruppu di tecniche aduprate per fà rapidamente un mudellu in scala di una parte fisica o assemblea utilizendu dati tridimensionali di cuncepimentu assistitu da computer (CAD).A custruzzione di a parte o di l'assemblea hè generalmente fatta cù a tecnulugia di stampa 3D o di "fabricazione di strati additivi".

I primi metudi per u prototipu rapidu sò dispunibuli à a mità di l'anni 1980 è sò stati usati per pruduce mudelli è pezzi di prototipu.Oghje, sò usati per una larga gamma d'applicazioni è sò usati per fabricà pezzi di qualità di produzzione in numeri relativamente chjuchi, se vulete, senza l'ecunumia tipica sfavore di cortu corsa.Questa ecunumia hà incuraghjitu l'uffizii di serviziu in linea.L'inchiesta storica di a tecnulugia RP principia cù discussioni di tecniche di produzzione di simulacri utilizati da i scultori di u 19u seculu.Certi scultori muderni utilizanu a tecnulugia di progenie per pruduce mostre è diversi oggetti.A capacità di ripruduce disinni da un dataset hà datu l'origine di prublemi di diritti, cum'è avà hè pussibule interpolà e dati volumetrichi da l'imaghjini unidimensionali.

Cum'è cù i metudi sottrattivi CNC, u flussu di travagliu CAD -CAM di fabricazione assistita da computer in u prucessu tradiziunale di prototipazione rapida principia cù a creazione di dati geometrichi, sia cum'è un solidu 3D utilizendu una stazione di travagliu CAD, o fette 2D utilizendu un dispusitivu di scanning.Per a prototipazione rapida, sta dati deve rapprisintà un mudellu geomètrico validu;vale à dì, quellu chì a superficia di cunfini chjude un voluminu finitu, ùn cuntene micca buchi chì espone l'internu, è ùn si ripiegate micca nantu à elli.In altri palori, l'ughjettu deve avè un "internu".U mudellu hè validu se per ogni puntu in u spaziu 3D l'urdinatore pò determinà in modu unicu se quellu puntu si trova in, sopra o fora di a superficia di u cunfini di u mudellu.I post-processori CAD approssimaranu e forme geometriche CAD interne di i venditori di l'applicazioni (per esempiu, B-splines) cù una forma matematica simplificata, chì a so volta hè espressa in un formatu di dati specificatu chì hè una caratteristica cumuna in a fabricazione additiva: formatu di file STL, un standard de facto per u trasferimentu di mudelli geomettichi solidi à e macchine SFF.

Per ottene e traiettorie di cuntrollu di u muvimentu necessarie per guidà l'SFF attuale, prototipazione rapida, stampa 3D o mecanismu di fabricazione additiva, u mudellu geomitricu preparatu hè tipicamente tagliatu in strati, è e fette sò scansate in linee (pruducendu un "disegnu 2D" utilizatu per generà). traiettoria cum'è in u percorsu di l'utensili di CNC), imitando à l'inversu u prucessu di custruzzione fisica di strati à strati.

1. Zone d'applicazione
U prototipu rapidu hè ancu cumunimenti applicatu in l'ingegneria di u software per pruvà novi mudelli di cummerciale è architetture di applicazioni cum'è Aerospace, Automotive, Financial Services, Product Development, and Healthcare.U disignu aerospaziale è e squadre industriali si basanu nantu à a prototipazione per creà novi metodologie AM in l'industria.Utilizendu SLA ponu fà rapidamente parechje versioni di i so prughjetti in pochi ghjorni è cumincianu à pruvà più rapidamente.U prototipu rapidu permette à i diseggiani / sviluppatori di furnisce una idea precisa di cumu u pruduttu finitu diventerà prima di mette troppu tempu è soldi in u prototipu.A stampa 3D aduprata per u prototipu rapidu permette a stampa 3D industriale per esse realizatu.Cù questu, pudete avè stampi à grande scala per pezzi di ricambio chì sò pompati rapidamente in pocu tempu.

2. Storia
In l'anni 1970, Joseph Henry Condon è altri in i Bell Labs anu sviluppatu u Sistema Unix Circuit Design (UCDS), chì automatizeghja u travagliu laboriosu è propensu à l'errore di cunvertisce manualmente i disegni per fabricà circuiti per scopi di ricerca è sviluppu.

Da l'anni 1980, i decisori pulitichi è i dirigenti industriali di i Stati Uniti sò stati custretti à piglià a nota chì a dominanza di l'America in u campu di a fabricazione di e macchine utensili s'hè evaporata, in ciò chì era chjamatu a crisa di a machina.Numerosi prughjetti anu cercatu di cuntrastà queste tendenze in l'area tradiziunale di CNC CAM, chì avia iniziatu in i Stati Uniti.Più tardi, quandu i Rapid Prototyping Systems si sò spustati fora di i laboratori per esse cummercializati, hè statu ricunnisciutu chì i sviluppi eranu digià internaziunali è e cumpagnie di prototipi rapidi di i Stati Uniti ùn anu micca avutu u lussu di lascià un piombo scappatu.A National Science Foundation era un ombrello per l'Aeronautica Naziunale è l'Amministrazione Spaziale (NASA), u Dipartimentu di l'Energia di i Stati Uniti, u Dipartimentu di u Cummerciu NIST di i Stati Uniti, u Dipartimentu di a Difesa di i Stati Uniti, l'Agenzia di Prughjetti di Ricerca Avanzata di Difesa (DARPA) è l'Uffiziu di Naval Research hà coordinatu studii per informà i pianificatori strategichi in e so deliberazioni.Un tali rapportu era u 1997 Rapid Prototyping in Europe and Japan Panel Report in quale Joseph J. Beaman fundatore di DTM Corporation furnisce una perspettiva storica:

I radichi di a tecnulugia di prototipu rapidu ponu esse tracciati à e pratiche in topografia è fotoscultura.In TOPOGRAFIA, Blanther (1892) suggerì un metudu stratificatu per fà un muffa per carte topografiche di carta in rilievu in rilievu. U prucessu implicava u taglio di e linee di cuntorni nantu à una seria di piatti chì sò stati poi impilati.Matsubara (1974) di Mitsubishi hà prupostu un prucessu topograficu cù una resina fotopolimera foto-indurente per furmà strati sottili impilati per fà un muffa di colata.A FOTOCULTURA era una tecnica di u 19u seculu per creà repliche tridimensionali esatta di l'uggetti.U più famosu Francois Willeme (1860) pusò 24 camere in una matrice circulare è simultaneamente fotografò un ughjettu.A siluette di ogni fotografia hè stata poi aduprata per intaglià una replica.Morioka (1935, 1944) hà sviluppatu una scultura fotografica hibrida è un prucessu topograficu chì utilizanu luce strutturata per creà fotograficamente linee di contorni di un ughjettu.E linee puderanu esse sviluppate in fogli è tagliate è impilate, o prughjettate nantu à materiale di stock per intaglia.U Munz (1956) Prucessu riproduce una maghjina tridimensionale di un ughjettu espunendu selettivamente, strata per capa, una emulsione di foto nantu à un pistone di calata.Dopu a fissazione, un cilindru solidu trasparente cuntene una maghjina di l'ughjettu.

- Ghjiseppu J. Beaman
"L'urighjini di u prototipu rapidu - RP deriva da l'industria CAD sempre crescente, più specificamente, u latu solidu di modellazione di CAD.Prima chì u mudellu solidu hè statu introduttu à a fini di l'anni 1980, mudelli tridimensionali sò stati creati cù cornici di filu è superfici.Ma micca finu à u sviluppu di un veru mudellu solidu puderia sviluppà prucessi innovatori cum'è RP.Charles Hull, chì hà aiutatu à fundà 3D Systems in u 1986, hà sviluppatu u primu prucessu RP.Stu prucessu, chjamatu stereolitografia, custruisce l'uggetti da a cura di strati sottili consecutivi di certi resini liquidi sensibili à a luce ultravioletta cù un laser di bassa putenza.Cù l'intruduzioni di RP, i mudelli solidi CAD puderianu subitu à a vita ".

I tecnulugii chjamati Solid Freeform Fabrication sò ciò chì ricunnoscemu oghje cum'è prototipazione rapida, stampa 3D o fabricazione additiva: Swainson (1977), Schwerzel (1984) anu travagliatu nantu à a polimerizazione di un polimeru fotosensibile à l'intersezzione di dui raghji laser cuntrullati da computer.Ciraud (1972) hà cunsideratu a deposizione magnetostatica o elettrostatica cù fasciu d'elettroni, laser o plasma per un rivestimentu di superficia sinterizzata.Quessi sò stati tutti pruposti, ma ùn si sà si sò stati custruiti e macchine di travagliu.Hideo Kodama di l'Istitutu Municipale di Ricerca Industriale di Nagoya hè statu u primu à publicà un cuntu di un mudellu solidu fabbricatu cù un sistema di prototipu rapidu di fotopolimeru (1981).U primu sistema di prototipu rapidu 3D chì si basa nantu à a Modellazione di Deposizione Fusa (FDM) hè stata fatta in April 1992 da Stratasys, ma a patente ùn hà micca emessu finu à u 9 di ghjugnu di u 1992. Sanders Prototype, Inc hà introduttu a prima stampante 3D a getto d'inchiostro di desktop (3DP) utilizendu un invenzione da u 4 d'aostu di u 1992 (Helinski), Modelmaker 6Pro à a fine di u 1993 è dopu a più grande stampante 3D industriale, Modelmaker 2, in u 1997. Z-Corp utilizendu u MIT 3DP powder binding for Direct Shell Casting (DSP) inventatu 1993 hè statu introduttu à u mercatu in u 1995. Ancu à quella data iniziale, a tecnulugia era vista cum'è avè un postu in a pratica di fabricazione.Una bassa risoluzione, bassa forza di output hà avutu valore in a verificazione di u disignu, a fabricazione di muffa, i jigs di produzzione è altre aree.L'outputs anu avanzatu constantemente versu usi di specificazione più altu.Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) hà iniziatu cum'è un fabricatore di stampa 3D di prototipazione rapida cù u Modelmaker 6Pro per fà mudelli di termoplastica sacrificali di mudelli CAD utilizendu a tecnulugia di ugettu inkjet Drop-On-Demand (DOD).

L'innuvazioni sò constantemente cercate, per migliurà a velocità è a capacità di affruntà l'applicazioni di produzzione di massa.Un sviluppu drammaticu chì RP sparte cù e zone CNC cunnesse hè l'open-sourcing freeware di applicazioni di altu livellu chì custituiscenu una catena di strumenti CAD-CAM intera.Questu hà creatu una cumunità di fabricatori di dispositivi di bassa risoluzione.I hobbyisti anu ancu fattu incursioni in disinni di dispositivi più esigenti cù effettu laser

A lista più antica di RP Process or Fabrication Technologies publicata in u 1993 hè stata scritta da Marshall Burns è spiega ogni prucessu assai bè.Hè ancu chjamatu alcune tecnulugia chì eranu precursori di i nomi nantu à a lista sottu.Per esempiu: Visual Impact Corporation hà pruduttu solu un prototipu di stampante per a deposizione di cera è poi licenziatu a patente à Sanders Prototype, Inc invece.BPM hà utilizatu i stessi inkjets è materiali.