Prototeipio cyflym

Peiriant prototeipio cyflym sy'n defnyddio sintro laser dethol (SLS)

Sleisio model 3D
Mae prototeipio cyflym yn grŵp o dechnegau a ddefnyddir i wneud model wrth raddfa o ran ffisegol neu gynulliad yn gyflym gan ddefnyddio data dylunio â chymorth cyfrifiadur (CAD) tri dimensiwn.Mae adeiladu'r rhan neu'r cynulliad fel arfer yn cael ei wneud gan ddefnyddio argraffu 3D neu dechnoleg "gweithgynhyrchu haen ychwanegion".

Daeth y dulliau cyntaf ar gyfer prototeipio cyflym ar gael yng nghanol yr 1980au ac fe'u defnyddiwyd i gynhyrchu modelau a rhannau prototeip.Heddiw, fe'u defnyddir ar gyfer ystod eang o gymwysiadau ac fe'u defnyddir i weithgynhyrchu rhannau o ansawdd cynhyrchu mewn niferoedd cymharol fach os dymunir heb yr economeg tymor byr anffafriol nodweddiadol.Mae'r economi hon wedi annog canolfannau gwasanaethau ar-lein.Mae arolygon hanesyddol o dechnoleg RP yn dechrau gyda thrafodaethau ar dechnegau cynhyrchu simulacra a ddefnyddiwyd gan gerflunwyr y 19eg ganrif.Mae rhai cerflunwyr modern yn defnyddio'r dechnoleg epil i gynhyrchu arddangosfeydd a gwrthrychau amrywiol.Mae’r gallu i atgynhyrchu dyluniadau o set ddata wedi arwain at faterion hawliau, gan ei bod bellach yn bosibl rhyngosod data cyfeintiol o ddelweddau un-dimensiwn.

Yn yr un modd â dulliau tynnu CNC, mae llif gwaith CAD -CAM dylunio â chymorth cyfrifiadur - gweithgynhyrchu â chymorth cyfrifiadur yn y broses brototeipio cyflym traddodiadol yn dechrau gyda chreu data geometrig, naill ai fel solid 3D gan ddefnyddio gweithfan CAD, neu sleisys 2D gan ddefnyddio a dyfais sganio.Ar gyfer prototeipio cyflym rhaid i'r data hwn gynrychioli model geometrig dilys;sef, un y mae ei arwynebau terfyn yn amgau cyfaint meidrol, yn cynnwys dim tyllau yn amlygu y tu fewn, ac nad ydynt yn plygu yn ol arnynt eu hunain.Mewn geiriau eraill, rhaid bod gan y gwrthrych “tu mewn”.Mae'r model yn ddilys os, ar gyfer pob pwynt mewn gofod 3D, gall y cyfrifiadur benderfynu'n unigryw a yw'r pwynt hwnnw y tu mewn, ar, neu y tu allan i arwyneb ffin y model.Bydd ôl-broseswyr CAD yn brasamcanu ffurfiau geometrig CAD mewnol y gwerthwr cais (ee, B-splines) gyda ffurf fathemategol symlach, sydd yn ei dro yn cael ei mynegi mewn fformat data penodedig sy'n nodwedd gyffredin mewn gweithgynhyrchu ychwanegion: fformat ffeil STL, safon de facto ar gyfer trosglwyddo modelau geometrig solet i beiriannau SFF.

Er mwyn cael y taflwybrau rheoli symudiadau angenrheidiol i yrru'r SFF gwirioneddol, prototeipio cyflym, argraffu 3D neu fecanwaith gweithgynhyrchu ychwanegion, mae'r model geometrig parod fel arfer yn cael ei dorri'n haenau, ac mae'r sleisys yn cael eu sganio'n llinellau (gan gynhyrchu "lluniad 2D" a ddefnyddir i gynhyrchu taflwybr fel yn llwybr offer CNC), gan ddynwared i wrthdroi'r broses adeiladu ffisegol haen-i-haen.

1. Ardaloedd cais
Mae prototeipio cyflym hefyd yn cael ei gymhwyso'n gyffredin mewn peirianneg meddalwedd i roi cynnig ar fodelau busnes newydd a phensaernïaeth cymwysiadau fel Awyrofod, Modurol, Gwasanaethau Ariannol, Datblygu Cynnyrch, a Gofal Iechyd.Mae timau dylunio a diwydiannol awyrofod yn dibynnu ar brototeipio er mwyn creu methodolegau AC newydd yn y diwydiant.Gan ddefnyddio CLG gallant wneud fersiynau lluosog o'u prosiectau yn gyflym mewn ychydig ddyddiau a dechrau profi'n gyflymach.Mae Prototeipio Cyflym yn galluogi dylunwyr/datblygwyr i roi syniad cywir o sut y bydd y cynnyrch gorffenedig yn troi allan cyn rhoi gormod o amser ac arian yn y prototeip.Mae argraffu 3D sy'n cael ei ddefnyddio ar gyfer Prototeipio Cyflym yn caniatáu argraffu 3D Diwydiannol.Gyda hyn, fe allech chi gael mowldiau ar raddfa fawr i rannau sbâr yn cael eu pwmpio allan yn gyflym o fewn cyfnod byr o amser.

2. Hanes
Yn y 1970au, datblygodd Joseph Henry Condon ac eraill yn Bell Labs y Unix Circuit Design System (UCDS), gan awtomeiddio'r dasg lafurus a thueddol i gamgymeriadau o drosi lluniadau â llaw i wneud byrddau cylched at ddibenion ymchwil a datblygu.

Erbyn yr 1980au, gorfodwyd llunwyr polisi a rheolwyr diwydiannol yr Unol Daleithiau i nodi bod goruchafiaeth America ym maes gweithgynhyrchu offer peiriant wedi anweddu, yn yr hyn a enwyd yn argyfwng offer peiriant.Ceisiodd nifer o brosiectau atal y tueddiadau hyn yn ardal draddodiadol CNC CAM, a oedd wedi dechrau yn yr UD.Yn ddiweddarach pan symudodd Rapid Prototeipio Systems allan o labordai i gael eu masnacheiddio, cydnabuwyd bod datblygiadau eisoes yn rhyngwladol ac na fyddai gan gwmnïau prototeipio cyflym yr Unol Daleithiau y moethusrwydd o adael i blwm lithro i ffwrdd.Roedd y Sefydliad Gwyddoniaeth Cenedlaethol yn ymbarél ar gyfer y Weinyddiaeth Awyrenneg a Gofod Genedlaethol (NASA), Adran Ynni yr Unol Daleithiau, Adran Fasnach yr Unol Daleithiau NIST, Adran Amddiffyn yr Unol Daleithiau, Asiantaeth Prosiectau Ymchwil Uwch Amddiffyn (DARPA), a'r Swyddfa Cydlynodd Naval Research astudiaethau i hysbysu cynllunwyr strategol yn eu trafodaethau.Un adroddiad o’r fath oedd Adroddiad Panel Prototeipio Cyflym yn Ewrop a Japan 1997 lle mae Joseph J. Beaman, sylfaenydd DTM Corporation, yn rhoi persbectif hanesyddol:

Gellir olrhain gwreiddiau technoleg prototeipio cyflym i arferion mewn topograffeg a ffotografu.O fewn TOPOGRAPHY Awgrymodd Blanther (1892) ddull haenog o wneud mowld ar gyfer mapiau topograffaidd papur cerfwedd uchel. Roedd y broses yn cynnwys torri'r cyfuchliniau ar gyfres o blatiau a oedd wedyn yn cael eu pentyrru.Cynigiodd Matsubara (1974) o Mitsubishi broses dopograffigol gyda resin ffotopolymer sy'n caledu â llun i ffurfio haenau tenau wedi'u pentyrru i wneud mowld castio.Roedd FFOTOSCULPTURE yn dechneg o'r 19eg ganrif i greu copïau tri dimensiwn union o wrthrychau.Gosododd yr enwocaf Francois Willeme (1860) 24 o gamerâu mewn cyfres gylchol a thynnu llun gwrthrych ar yr un pryd.Yna defnyddiwyd silwét pob ffotograff i gerfio replica.Datblygodd Morioka (1935, 1944) gerflun ffotograffau hybrid a phroses dopograffig gan ddefnyddio golau strwythuredig i greu cyfuchliniau gwrthrych yn ffotograffig.Yna gellid datblygu'r llinellau yn ddalennau a'u torri a'u pentyrru, neu eu taflunio ar ddeunydd stoc i'w cerfio.Atgynhyrchodd Proses Munz (1956) ddelwedd tri dimensiwn o wrthrych trwy amlygu'n ddetholus, fesul haen, emwlsiwn llun ar piston sy'n gostwng.Ar ôl ei osod, mae silindr tryloyw solet yn cynnwys delwedd o'r gwrthrych.

— Joseph J. Beaman
“Gwreiddiau Prototeipio Cyflym - mae RP yn deillio o'r diwydiant CAD sy'n tyfu'n barhaus, yn fwy penodol, ochr modelu solet CAD.Cyn i fodelu solet gael ei gyflwyno ddiwedd y 1980au, crëwyd modelau tri dimensiwn gyda fframiau gwifren ac arwynebau.Ond ni ellid datblygu prosesau arloesol megis RP hyd nes y bydd modelu solet yn cael ei ddatblygu.Datblygodd Charles Hull, a helpodd i ddod o hyd i 3D Systems ym 1986, y broses RP gyntaf.Mae'r broses hon, a elwir yn stereolithograffeg, yn adeiladu gwrthrychau trwy halltu haenau olynol tenau o rai resinau hylif uwchfioled sy'n sensitif i olau gyda laser pŵer isel.Gyda chyflwyniad RP, gallai modelau solet CAD ddod yn fyw yn sydyn”.

Y technolegau y cyfeirir atynt fel Solid Freeform Fabrication yw’r hyn a adnabyddwn heddiw fel prototeipio cyflym, argraffu 3D neu weithgynhyrchu ychwanegion: bu Swainson (1977), Schwerzel (1984) yn gweithio ar bolymereiddio polymer ffotosensitif ar groesffordd dau drawst laser a reolir gan gyfrifiadur.Ystyriodd Ciraud (1972) ddyddodiad magnetostatig neu electrostatig gyda thrawst electron, laser neu blasma ar gyfer cladin arwyneb sintered.Cynigiwyd y rhain i gyd ond nid yw'n hysbys a adeiladwyd peiriannau gweithredol.Hideo Kodama o Sefydliad Ymchwil Ddiwydiannol Dinesig Nagoya oedd y cyntaf i gyhoeddi adroddiad am fodel solet a luniwyd gan ddefnyddio system prototeipio cyflym ffotopolymer (1981).Gwnaethpwyd y system prototeipio cyflym 3D cyntaf un sy'n dibynnu ar Fodelu Dyddodiad Cyfunol (FDM) ym mis Ebrill 1992 gan Stratasys ond ni chyhoeddodd y patent tan 9 Mehefin, 1992. Cyflwynodd Sanders Prototype, Inc yr Argraffydd 3D inkjet bwrdd gwaith cyntaf (3DP) gan ddefnyddio a dyfais o Awst 4,1992 (Helinski), Modelmaker 6Pro ddiwedd 1993 ac yna'r argraffydd 3D diwydiannol mwy, Modelmaker 2, yn 1997. Z-Corp gan ddefnyddio'r rhwymiad powdr MIT 3DP ar gyfer Castio Shell Uniongyrchol (DSP) a ddyfeisiwyd 1993 i y farchnad ym 1995. Hyd yn oed ar y dyddiad cynnar hwnnw, ystyriwyd bod gan y dechnoleg le mewn arfer gweithgynhyrchu.Roedd gan allbwn cydraniad isel, cryfder isel werth mewn dilysu dyluniad, gwneud llwydni, jigiau cynhyrchu a meysydd eraill.Mae allbynnau wedi symud ymlaen yn raddol tuag at ddefnyddiau manyleb uwch.Dechreuodd Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) fel gwneuthurwr Prototeipio Cyflym Argraffu 3D gyda'r Modelmaker 6Pro ar gyfer gwneud patrymau aberthol Thermoplas tic o fodelau CAD yn defnyddio technoleg ffroenell sengl inkjet Drop-On-Demand (DOD).

Ceisir arloesi yn gyson, i wella cyflymder a'r gallu i ymdopi â chymwysiadau cynhyrchu màs.Datblygiad dramatig y mae RP yn ei rannu â meysydd CNC cysylltiedig yw cyrchu rhyddwedd o gymwysiadau lefel uchel sy'n ffurfio cadwyn offer CAD-CAM gyfan.Mae hyn wedi creu cymuned o weithgynhyrchwyr dyfeisiau res isel.Mae hobïwyr hyd yn oed wedi chwilio am ddyluniadau dyfeisiau mwy heriol sy'n cael eu heffeithio gan laser

Ysgrifennwyd y rhestr gynharaf o RP Processes or Fabrication Technologies a gyhoeddwyd ym 1993 gan Marshall Burns ac mae'n esbonio pob proses yn drylwyr iawn.Mae hefyd yn enwi rhai technolegau a oedd yn rhagflaenwyr i'r enwau ar y rhestr isod.Er enghraifft: Cynhyrchodd Visual Impact Corporation argraffydd prototeip yn unig ar gyfer dyddodiad cwyr ac yna trwyddedodd y patent i Sanders Prototype, Inc yn lle hynny.Defnyddiodd BPM yr un inkjets a deunyddiau.