Hröð frumgerð

Hröð frumgerð vél sem notar sértæka laser sintrun (SLS)

3D líkan sneið
Rapid prototyping er hópur aðferða sem notaðar eru til að búa fljótt til mælikvarða af líkamlegum hluta eða samsetningu með því að nota þrívíddar tölvustýrða hönnun (CAD) gögn.Smíði hlutans eða samsetningar er venjulega unnin með því að nota þrívíddarprentun eða „aukandi lagsframleiðslu“ tækni.

Fyrstu aðferðirnar við hraða frumgerð urðu fáanlegar um miðjan níunda áratuginn og voru notaðar til að framleiða módel og frumgerðahluta.Í dag eru þeir notaðir til margvíslegra nota og eru notaðir til að framleiða framleiðslugæðahluta í tiltölulega litlu magni ef þess er óskað án dæmigerðrar óhagstæðrar skammtímahagkvæmni.Þetta hagkerfi hefur hvatt netþjónustuskrifstofur.Sögulegar kannanir á RP tækni byrja með umræðum um simulacra framleiðslutækni sem notuð var af 19. aldar myndhöggvara.Sumir nútíma myndhöggvarar nota afkvæmatæknina til að framleiða sýningar og ýmsa hluti.Möguleikinn á að endurskapa hönnun úr gagnasafni hefur leitt til réttindavandamála, þar sem nú er hægt að millifæra rúmmálsgögn úr einvíddarmyndum.

Eins og með CNC frádráttaraðferðir, byrjar tölvustýrða hönnunin - tölvustýrða framleiðslu CAD -CAM vinnuflæðið í hefðbundnu hraða frumgerð ferli með því að búa til rúmfræðileg gögn, annað hvort sem þrívíddar fast efni með CAD vinnustöð, eða 2D sneiðar með því að nota skanna tæki.Fyrir hraða frumgerð verða þessi gögn að tákna gilt rúmfræðilegt líkan;nefninlega sá sem afmarkar yfirborð hans umlykur endanlegt rúmmál, inniheldur engin göt sem afhjúpa innra hlutann og brjótast ekki aftur á sig.Með öðrum orðum, hluturinn verður að hafa „inni“.Líkanið gildir ef fyrir hvern punkt í þrívíddarrýminu getur tölvan ákvarðað á einstakan hátt hvort sá punktur liggi innan, á eða utan við jaðaryfirborð líkansins.CAD-eftirvinnsluaðilar munu nálgast innri CAD rúmfræðileg form forritaframleiðenda (td B-splínur) með einfölduðu stærðfræðilegu formi, sem aftur er gefið upp á tilteknu gagnasniði sem er algengt í aukinni framleiðslu: STL skráarsnið, raunverulegur staðall til að flytja solid geometrísk líkön yfir á SFF vélar.

Til að fá nauðsynlegar hreyfistýringarferlar til að knýja fram raunverulegan SFF, hraða frumgerð, þrívíddarprentun eða viðbótarframleiðslukerfi, er útbúið rúmfræðilega líkanið venjulega sneið í lög og sneiðarnar skannaðar í línur (framleiðir „2D teikningu“ sem notuð er til að búa til feril eins og í verkfærabraut CNC), sem líkir í öfugri eftir líkamlegu byggingarferlinu lags til lags.

1. Umsóknarsvæði
Hröð frumgerð er einnig almennt beitt í hugbúnaðarverkfræði til að prófa ný viðskiptamódel og forritaarkitektúr eins og Aerospace, Automotive, Financial Services, Product Development og Healthcare.Flughönnun og iðnaðarteymi treysta á frumgerð til að búa til nýja AM aðferðafræði í greininni.Með því að nota SLA geta þeir fljótt búið til margar útgáfur af verkefnum sínum á nokkrum dögum og byrjað að prófa hraðar.Rapid Prototyping gerir hönnuðum/hönnuði kleift að gefa nákvæma hugmynd um hvernig fullunnin vara mun reynast áður en of miklum tíma og peningum er lagt í frumgerðina.3D prentun sem er notuð fyrir Rapid Prototyping gerir kleift að iðnaðar 3D prentun á sér stað.Með þessu gætirðu látið dæla út stórum mótum til varahluta á stuttum tíma.

2. Saga
Á áttunda áratugnum þróuðu Joseph Henry Condon og aðrir hjá Bell Labs Unix Circuit Design System (UCDS), sem gerði það erfiða og villuviðkvæma verkefni að umbreyta teikningum handvirkt til að búa til hringrásartöflur í þeim tilgangi að rannsaka og þróa.

Á níunda áratugnum neyddust bandarískir stefnumótendur og iðnaðarstjórar til að taka eftir því að yfirráð Bandaríkjanna á sviði vélaframleiðslu gufuðu upp, í því sem kallað var verkfærakreppan.Fjölmörg verkefni reyndu að vinna gegn þessari þróun á hefðbundnu CNC CAM svæði, sem var hafið í Bandaríkjunum.Seinna þegar Rapid Prototyping Systems flutti út úr rannsóknarstofum til að markaðssetja, var viðurkennt að þróunin væri þegar alþjóðleg og bandarísk hraðfrumgerðafyrirtæki myndu ekki hafa þann munað að láta blý renna frá sér.National Science Foundation var regnhlíf fyrir National Aeronautics and Space Administration (NASA), bandaríska orkumálaráðuneytið, bandaríska viðskiptaráðuneytið NIST, bandaríska varnarmálaráðuneytið, Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) og skrifstofu Naval Research samræmdi rannsóknir til að upplýsa stefnumótandi skipuleggjendur í ráðum sínum.Ein slík skýrsla var 1997 Rapid Prototyping in Europe and Japan Panel Report þar sem Joseph J. Beaman stofnandi DTM Corporation gefur sögulegt sjónarhorn:

Rætur hraðrar frumgerðatækni má rekja til vinnubragða í staðfræði og ljósmyndun.Innan LANDFYRIRFRÆÐI stakk Blanther (1892) upp á lagskiptri aðferð til að búa til mót fyrir landfræðileg kort af upphleyptum léttpappír. Ferlið fólst í því að klippa útlínur á röð af plötum sem síðan var staflað.Matsubara (1974) frá Mitsubishi lagði til staðfræðilegt ferli með ljósherðandi ljósfjölliða plastefni til að mynda þunn lög sem staflað er til að búa til steypumót.LJÓSMYNDUN var tækni á 19. öld til að búa til nákvæmar þrívíðar eftirmyndir af hlutum.Frægast er að Francois Willeme (1860) setti 24 myndavélar í hringlaga fylki og myndaði samtímis hlut.Skuggamynd hverrar ljósmyndar var síðan notuð til að skera út eftirmynd.Morioka (1935, 1944) þróaði blendingur ljósmyndaskúlptúr og staðfræðilegt ferli með því að nota skipulagt ljós til að mynda útlínur hlutar með ljósmyndum.Línurnar gætu síðan verið þróaðar í blöð og klippt og staflað, eða varpað á stofnefni til útskurðar.Munz-ferlið (1956) endurskapaði þrívíddarmynd af hlut með því að afhjúpa valkvætt, lag fyrir lag, myndfleyti á lækkandi stimpli.Eftir festingu inniheldur gegnsær strokkur mynd af hlutnum.

— Joseph J. Beaman
„Uppruni Rapid Prototyping - RP stafar af sívaxandi CAD iðnaði, nánar tiltekið, traustri líkanahlið CAD.Áður en solid líkanagerð var kynnt seint á níunda áratugnum voru þrívíddarlíkön búin til með vírrömmum og yfirborði.En ekki fyrr en þróun á sannri solid líkanagerð gæti nýstárleg ferla eins og RP verið þróað.Charles Hull, sem hjálpaði til við að stofna 3D Systems árið 1986, þróaði fyrsta RP ferlið.Þetta ferli, sem kallast stereolithography, byggir hluti með því að lækna þunn samfelld lög af ákveðnum útfjólubláum ljósnæmum fljótandi kvoða með lágstyrksleysi.Með tilkomu RP gætu CAD solid módel skyndilega lifnað við“.

Tæknin sem nefnd er Solid Freeform Fabrication er það sem við viðurkennum í dag sem hraða frumgerð, þrívíddarprentun eða aukefnaframleiðslu: Swainson (1977), Schwerzel (1984) vann að fjölliðun ljósnæmrar fjölliða á mótum tveggja tölvustýrðra leysigeisla.Ciraud (1972) taldi segulstöðva eða rafstöðueiginleika útfellingu með rafeindageisla, leysi eða plasma fyrir hertu yfirborðsklæðningu.Þetta var allt lagt til en ekki er vitað hvort vinnuvélar hafi verið smíðaðar.Hideo Kodama frá Nagoya Municipal Industrial Research Institute var fyrstur til að birta frásögn af föstu líkani sem var búið til með ljósfjölliða hröðu frumgerð kerfi (1981).Fyrsta 3D hraða frumgerðakerfið sem byggir á Fused Deposition Modeling (FDM) var gert í apríl 1992 af Stratasys en einkaleyfið var ekki gefið út fyrr en 9. júní 1992. Sanders Prototype, Inc kynnti fyrsta borðtölvu bleksprautuprentara 3D prentarann ​​(3DP) með því að nota uppfinning frá 4. ágúst 1992 (Helinski), Modelmaker 6Pro seint á árinu 1993 og síðan stærri iðnaðar þrívíddarprentarinn, Modelmaker 2, árið 1997. Z-Corp sem notaði MIT 3DP duftbindinguna fyrir Direct Shell Casting (DSP) sem fundin var upp 1993 var kynnt til að markaðinn árið 1995. Jafnvel á þeim tímapunkti var litið á tæknina sem eiga sér stað í framleiðslu.Lág upplausn, lítill styrkur framleiðsla hafði gildi í hönnun sannprófun, mold gerð, framleiðslu jigs og öðrum sviðum.Úttak hefur stöðugt þróast í átt að hærri forskriftarnotkun.Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) byrjaði sem Rapid Prototyping 3D prentunarframleiðandi með Modelmaker 6Pro til að búa til fórnandi Thermoplas tic mynstur CAD módel notar Drop-On-Demand (DOD) bleksprautuhylki stakstúta tækni.

Stöðugt er leitað að nýjungum til að bæta hraða og getu til að takast á við fjöldaframleiðslu.Stórkostleg þróun sem RP deilir með tengdum CNC svæðum er ókeypis opinn uppspretta forrita á háu stigi sem mynda heila CAD-CAM verkfærakeðju.Þetta hefur skapað samfélag framleiðenda tækja með lítilli upplausn.Áhugafólk hefur meira að segja gert tilraunir með kröfuharðari tækjahönnun með laseráhrifum

Elsti listi yfir RP ferla eða framleiðslutækni sem gefinn var út árið 1993 var skrifaður af Marshall Burns og útskýrir hvert ferli mjög rækilega.Það nefnir einnig nokkra tækni sem var undanfari nafnanna á listanum hér að neðan.Til dæmis: Visual Impact Corporation framleiddi aðeins frumgerð prentara fyrir vaxútfellingu og gaf síðan einkaleyfi til Sanders Prototype, Inc.BPM notaði sömu bleksprautuprentara og efni.