Prototyping luath

Inneal prototyping luath a’ cleachdadh sintering laser roghnach (SLS)

A ' gearradh mhodail 3d a
Tha prototyping luath na bhuidheann de dhòighean air an cleachdadh gus modal sgèile de phàirt corporra no co-chruinneachadh a dhèanamh gu sgiobalta a’ cleachdadh dàta dealbhadh trì-thaobhach le taic coimpiutair (CAD).Mar as trice bithear a’ togail a’ phàirt no a’ cho-chruinneachaidh a’ cleachdadh clò-bhualadh 3D no teicneòlas “saothrachadh còmhdach cur-ris”.

Thàinig na ciad dhòighean air prototyping luath gu bhith rim faighinn ann am meadhan nan 1980n agus chaidh an cleachdadh gus modalan agus pàirtean prototype a dhèanamh.An-diugh, tha iad air an cleachdadh airson raon farsaing de thagraidhean agus tha iad air an cleachdadh gus pàirtean càileachd toraidh a dhèanamh ann an àireamhan coimeasach beag ma thogras iad às aonais an eaconamas àbhaisteach neo-fhàbharach geàrr-ùine.Tha an eaconamaidh seo air bureaus seirbheis air-loidhne a bhrosnachadh.Bidh sgrùdaidhean eachdraidheil air teicneòlas RP a’ tòiseachadh le còmhraidhean mu dhòighean cinneasachaidh simulacra a chleachd luchd-snaidhidh bhon 19mh linn.Bidh cuid de luchd-snaidhidh an latha an-diugh a 'cleachdadh an teicneòlas ginealach airson taisbeanaidhean agus diofar stuthan a dhèanamh.Tha an comas air dealbhaidhean ath-chruthachadh bho sheata dàta air cùisean chòraichean èirigh, leis gu bheil e comasach a-nis dàta tomhas-lìonaidh eadar-theangachadh bho ìomhaighean aon-thaobhach.

Coltach ri dòighean toirt air falbh CNC, bidh an dealbhadh le taic coimpiutair - saothrachadh le taic coimpiutair CAD -CAM sruth-obrach anns a ’phròiseas prototyping luath traidiseanta a’ tòiseachadh le bhith a ’cruthachadh dàta geoimeatrach, an dàrna cuid mar solid 3D a’ cleachdadh stèisean-obrach CAD, no sliseagan 2D a ’cleachdadh inneal-obrach. inneal sganaidh.Airson prototyping luath feumaidh an dàta seo modal geoimeatrach dligheach a riochdachadh;'s e sin, fear aig a bheil a chrìochan a' cuairteachadh tomhas-lìonaidh cuimseach, anns nach eil tuill a' nochdadh an taobh a-staigh, agus nach eil a' pasgadh air ais orra fhèin.Ann am faclan eile, feumaidh “taobh a-staigh” a bhith aig an nì.Tha am modail dligheach mas urrainn don choimpiutair dearbhadh gun samhail a bheil a’ phuing sin taobh a-staigh, air no taobh a-muigh uachdar crìche a’ mhodail airson gach puing ann an àite 3D.Bheir iar-phròiseasan CAD tuairmse air foirmean geoimeatrach CAD taobh a-staigh luchd-reic an tagraidh (me, B-splines) le cruth matamataigeach nas sìmplidhe, a tha e fhèin air a chuir an cèill ann an cruth dàta sònraichte a tha na fheart cumanta ann an saothrachadh cuir-ris: cruth faidhle STL, inbhe de facto airson modalan geoimeatrach cruaidh a ghluasad gu innealan SFF.

Gus na slighean smachd gluasad riatanach fhaighinn gus an dearbh SFF, prototyping luath, clò-bhualadh 3D no uidheamachd saothrachaidh cuir-ris a dhràibheadh, mar as trice bidh am modal geoimeatrach ullaichte air a sgoltadh ann an sreathan, agus tha na sliseagan air an sganadh a-steach do loidhnichean (a’ toirt a-mach “dealbh 2D" air a chleachdadh airson gineadh. slighe mar ann an slighe inneal CNC), ag atharrais air cùl a’ phròiseas togail corporra còmhdach-gu-ciseal.

1. Raointean tagraidh
Tha prototyping luath cuideachd air a chleachdadh gu cumanta ann an innleadaireachd bathar-bog gus modalan gnìomhachais ùra fheuchainn agus ailtireachd tagraidh leithid Aerospace, Automotive, Seirbheisean Ionmhais, leasachadh toraidh, agus Cùram Slàinte.Tha sgiobaidhean dealbhaidh itealain agus gnìomhachais an urra ri prototyping gus dòighean-obrach AM ùra a chruthachadh sa ghnìomhachas.Le bhith a’ cleachdadh SLA faodaidh iad iomadh dreach de na pròiseactan aca a dhèanamh gu sgiobalta ann am beagan làithean agus tòiseachadh air deuchainn nas luaithe.Tha Rapid Prototyping a’ leigeil le dealbhadairean/luchd-leasachaidh beachd ceart a thoirt seachad air mar a thionndaidheas an toradh deiseil mus cuir iad cus ùine is airgead a-steach don prototype.Tha clò-bhualadh 3D ga chleachdadh airson Prototyping Mear a’ leigeil le clò-bhualadh gnìomhachais 3D tachairt.Le seo, dh'fhaodadh tu molltairean mòra a bhith agad gus pàirtean a bharrachd a phumpadh a-mach gu sgiobalta taobh a-staigh ùine ghoirid.

2. Eachd
Anns na 1970n, leasaich Iòsaph Henry Condon agus feadhainn eile aig Bell Labs an Unix Circuit Design System (UCDS), a’ dèanamh fèin-ghluasad air a’ ghnìomh obrachail agus buailteach do mhearachdan airson dealbhan a thionndadh le làimh gu bùird cuairteachaidh a dhèanamh airson adhbharan rannsachaidh is leasachaidh.

Ro na 1980n, b’ fheudar do luchd-dèanamh poileasaidh na SA agus manaidsearan gnìomhachais a thoirt fa-near gun do dh’ atharraich ceannas Ameireagaidh ann an raon saothrachadh innealan inneal, anns an rud a chaidh ainmeachadh mar èiginn innealan inneal.Bha grunn phròiseactan a’ feuchainn ri cuir an aghaidh nan gluasadan sin ann an raon traidiseanta CNC CAM, a bha air tòiseachadh anns na SA.Nas fhaide air adhart nuair a ghluais Rapid Prototyping Systems a-mach à deuchainn-lannan airson a bhith air an malairteachadh, chaidh aithneachadh gu robh leasachaidhean mar-thà eadar-nàiseanta agus nach biodh e na thoileachas do chompanaidhean prototyping luath na SA leigeil le luaidhe sleamhnachadh air falbh.Bha an National Science Foundation na sgàilean airson Rianachd Nàiseanta Itealain is Fànais (NASA), Roinn Cumhachd na SA, Roinn Malairt na SA NIST, Roinn Dìon na SA, Buidheann Pròiseactan Rannsachaidh Adhartach Dìon (DARPA), agus Oifis na Cho-òrdanaich Naval Research sgrùdaidhean gus fiosrachadh a thoirt do luchd-dealbhaidh ro-innleachdail nan beachdachadh.B’ e aon aithisg den leithid Aithisg Pannal Rapid Prototyping in Europe and Japan 1997 anns an tug Iòsaph J. Beaman a stèidhich DTM Corporation sealladh eachdraidheil:

Faodar freumhan teicneòlas prototyping luath a leantainn gu cleachdaidhean ann an cumadh-tìre agus dealbh-dhealbhan.Taobh a-staigh TOPOGRAPHY Mhol Blanther (1892) dòigh sreathach airson molltair a dhèanamh airson mapaichean topografach pàipear faochaidh àrdaichte. Bha am pròiseas a’ toirt a-steach gearradh nan loidhnichean contour air sreath de lannan a bha an uairsin air an cruachadh.Mhol Matsubara (1974) de Mitsubishi pròiseas cumadh-tìre le roisinn photopolymer a bha a’ cruadhachadh dhealbhan gus sreathan tana a chruthachadh air an cruachadh gus molltair tilgeadh a dhèanamh.B’ e innleachd bhon 19mh linn a bh’ ann an PHOTOSCULPTURE gus mac-samhail trì-thaobhach mionaideach de nithean a chruthachadh.Chuir Francois Willeme (1860) a b’ ainmeile 24 camara ann an sreath chruinn agus thog e dealbh de nì aig an aon àm.Bhathas an uair sin a' cleachdadh sgàil-dhealbh gach dealbh airson mac-samhail a shnaigheadh.Leasaich Morioka (1935, 1944) deilbheadh ​​​​deilbh tar-chinealach agus pròiseas cumadh-tìre a’ cleachdadh solas structaraichte gus loidhnichean contour de nì a chruthachadh le dealbhan.Dh’ fhaodadh na loidhnichean an uair sin a bhith air an leasachadh gu bhith nan siotaichean agus air an gearradh agus air an cruachadh, no air an ro-mheasadh air stoc airson gràbhaladh.Rinn Pròiseas Munz (1956) ath-riochdachadh ìomhaigh trì-thaobhach de nì le bhith a’ nochdadh gu roghnach, còmhdach air còmhdach, emulsion dealbh air piston ìosal.Às deidh a shuidheachadh, tha ìomhaigh den nì ann an siolandair follaiseach làidir.

— Joseph J. Beaman
“Tùsan Prototyping Luath - tha RP a’ tighinn bhon ghnìomhachas CAD a tha a ’sìor fhàs, gu sònraichte, taobh modaladh cruaidh CAD.Mus deach modaladh cruaidh a thoirt a-steach aig deireadh na 1980n, chaidh modalan trì-thaobhach a chruthachadh le frèaman uèir agus uachdar.Ach chan ann gus an tèid fìor mhodaladh cruaidh a leasachadh a dh’ fhaodadh pròiseasan ùr-ghnàthach leithid RP a leasachadh.Leasaich Teàrlach Hull, a chuidich le bhith a’ lorg 3D Systems ann an 1986, a’ chiad phròiseas RP.Bidh am pròiseas seo, ris an canar stereolithography, a’ togail stuthan le bhith a’ leigheas sreathan tana leantainneach de resins lionn sònraichte a tha mothachail air solas ultraviolet le leusair cumhachd ìosal.Le toirt a-steach RP, dh’ fhaodadh modalan cruaidh CAD a thighinn beò gu h-obann”.

Is e na teicneòlasan ris an canar Solid Freeform Fabrication na tha sinn ag aithneachadh an-diugh mar prototyping luath, clò-bhualadh 3D no saothrachadh cuir-ris: dh’ obraich Swainson (1977), Schwerzel (1984) air polymerization de polymer photosensitive aig crois-rathaid dà ghiùlan laser fo smachd coimpiutair.Bheachdaich Ciraud (1972) air tasgadh magnetostatic no electrostatach le beam dealanach, laser no plasma airson còmhdach uachdar sintered.Chaidh iad sin uile a mholadh ach chan eil fios an deach innealan-obrach a thogail.B’ e Hideo Kodama bho Institiud Rannsachaidh Gnìomhachais Bailteil Nagoya a’ chiad fhear a dh’ fhoillsich cunntas air modail cruaidh a chaidh a dhèanamh a’ cleachdadh siostam prototyping luath photopolymer (1981).Chaidh a’ chiad shiostam prototyping luath 3D a bha an urra ri Modaladh Tasgaidh Fused (FDM) a dhèanamh sa Ghiblean 1992 le Stratasys ach cha deach am peutant a-mach gu 9 Ògmhios, 1992. Thug Sanders Prototype, Inc a-steach a’ chiad chlò-bhualadair inkjet 3D deasg (3DP) a’ cleachdadh clò-bhualadair innleachd bhon Lùnastal 4,1992 (Helinski), Modelmaker 6Pro aig deireadh 1993 agus an uairsin an clò-bhualadair 3D gnìomhachais nas motha, Modelmaker 2, ann an 1997. Z-Corp a’ cleachdadh ceangal pùdar MIT 3DP airson Direct Shell Casting (DSP) a chaidh a chruthachadh ann an 1993 a' mhargaidh ann an 1995. Fiù 's aig an latha thràth sin bhathas den bheachd gu robh àite aig an teicneòlas ann an cleachdadh saothrachaidh.Bha luach aig toradh rùn ìosal, neart ìosal ann an dearbhadh dealbhaidh, dèanamh molltair, jigs cinneasachaidh agus raointean eile.Tha toraidhean air a dhol air adhart mean air mhean a dh’ ionnsaigh cleachdaidhean sònrachaidh nas àirde.Thòisich Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) mar neach-dèanamh Clò-bhualadh Rapid Prototyping 3D leis an Modelmaker 6Pro airson pàtrain ìobairteach Thermoplas tic de mhodalan CAD a dhèanamh a’ cleachdadh teicneòlas inkjet singilte nozzle Drop-On-Demand (DOD).

Thathas an-còmhnaidh a’ sireadh innleachdan, gus astar a leasachadh agus an comas dèiligeadh ri tagraidhean mòr-chinneasachaidh.Is e leasachadh iongantach a tha RP a’ roinn le raointean CNC co-cheangailte ris a bhith a’ faighinn bathar-bog fosgailte an-asgaidh de thagraidhean àrd-ìre a tha nan sreath innealan CAD-CAM gu lèir.Tha seo air coimhearsnachd de luchd-saothrachaidh innealan ìosal a chruthachadh.Tha luchd-cur-seachad eadhon air sgrùdadh a dhèanamh air dealbhadh innealan le buaidh laser nas dùbhlanaiche

Chaidh an liosta as tràithe de RP Processes or Fabrication Technologies a chaidh fhoillseachadh ann an 1993 a sgrìobhadh le Marshall Burns agus tha e a’ mìneachadh gach pròiseas gu math mionaideach.Tha e cuideachd ag ainmeachadh cuid de theicneòlasan a bha ro-làimh air na h-ainmean air an liosta gu h-ìosal.Mar eisimpleir: Cha do rinn Visual Impact Corporation ach clò-bhualadair prototype airson tasgadh cèir agus an uairsin thug e cead don patent gu Sanders Prototype, Inc.Chleachd BPM na h-aon inkjets agus stuthan.