სწრაფი პროტოტიპის შექმნა

სწრაფი პროტოტიპის მანქანა შერჩევითი ლაზერული აგლომერაციის გამოყენებით (SLS)

3D მოდელის დაჭრა
სწრაფი პროტოტიპირება არის ტექნიკის ჯგუფი, რომელიც გამოიყენება ფიზიკური ნაწილის ან შეკრების მასშტაბური მოდელის სწრაფად დასამზადებლად სამგანზომილებიანი კომპიუტერული დამხმარე დიზაინის (CAD) მონაცემების გამოყენებით.ნაწილის ან შეკრების მშენებლობა ჩვეულებრივ ხდება 3D ბეჭდვის ან „დამატებითი ფენის წარმოების“ ტექნოლოგიის გამოყენებით.

სწრაფი პროტოტიპების პირველი მეთოდები ხელმისაწვდომი გახდა 1980-იანი წლების შუა ხანებში და გამოიყენებოდა მოდელებისა და პროტოტიპების ნაწილების წარმოებისთვის.დღეს ისინი გამოიყენება ფართო სპექტრისთვის და გამოიყენება წარმოების ხარისხის ნაწილების დასამზადებლად შედარებით მცირე რაოდენობით, თუ სასურველია ტიპიური არახელსაყრელი მოკლევადიანი ეკონომიკის გარეშე.ამ ეკონომიკამ წაახალისა ონლაინ სერვისების ბიუროები.RP ტექნოლოგიის ისტორიული კვლევები იწყება მე-19 საუკუნის მოქანდაკეების მიერ გამოყენებული სიმულაკრების წარმოების ტექნიკის განხილვით.ზოგიერთი თანამედროვე მოქანდაკე იყენებს შთამომავლობის ტექნოლოგიას გამოფენებისა და სხვადასხვა საგნების დასამზადებლად.მონაცემთა ნაკრებიდან დიზაინის რეპროდუცირების შესაძლებლობამ წარმოშვა უფლებების საკითხები, რადგან ახლა შესაძლებელია მოცულობითი მონაცემების ინტერპოლაცია ერთგანზომილებიანი სურათებიდან.

როგორც CNC გამოკლების მეთოდების შემთხვევაში, კომპიუტერული დამხმარე დიზაინი - CAD-CAM წარმოების კომპიუტერული პროცესი ტრადიციული სწრაფი პროტოტიპის პროცესში იწყება გეომეტრიული მონაცემების შექმნით, როგორც 3D მყარი, CAD სამუშაო სადგურის გამოყენებით, ან 2D ნაჭრების გამოყენებით. სკანირების მოწყობილობა.სწრაფი პროტოტიპებისთვის ეს მონაცემები უნდა წარმოადგენდეს მოქმედ გეომეტრიულ მოდელს;კერძოდ, ის, რომლის სასაზღვრო ზედაპირები მოიცავს სასრულ მოცულობას, არ შეიცავს ნახვრეტებს, რომლებიც ავლენს შიგთავსს და არ იკეცება თავის თავზე.სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ობიექტს უნდა ჰქონდეს "შიგნით".მოდელი მოქმედებს, თუ 3D სივრცის თითოეული წერტილისთვის კომპიუტერს შეუძლია ცალსახად განსაზღვროს, არის თუ არა ეს წერტილი მოდელის სასაზღვრო ზედაპირის შიგნით, ან მის გარეთ.CAD პოსტპროცესორები დააახლოებენ აპლიკაციის გამყიდველების შიდა CAD გეომეტრიულ ფორმებს (მაგ., B-splines) გამარტივებული მათემატიკური ფორმით, რომელიც თავის მხრივ გამოიხატება მითითებულ მონაცემთა ფორმატში, რაც საერთო მახასიათებელია დანამატების წარმოებაში: STL ფაილის ფორმატი. დე ფაქტო სტანდარტი მყარი გეომეტრიული მოდელების SFF მანქანებზე გადასატანად.

მოძრაობის კონტროლის საჭირო ტრაექტორიების მისაღებად რეალური SFF, სწრაფი პროტოტიპის, 3D ბეჭდვის ან დანამატის წარმოების მექანიზმის მოსაპოვებლად, მომზადებული გეომეტრიული მოდელი, როგორც წესი, იყოფა ფენებად და ნაჭრები სკანირდება ხაზებად (წარმოქმნის „2D ნახატს“, რომელიც გამოიყენება გენერირებისთვის. ტრაექტორია, როგორც CNC-ის ხელსაწყოების გზაზე), ასახავს ფენა-ფენაზე ფიზიკური აგების პროცესის საპირისპიროდ.

1. განაცხადის სფეროები
სწრაფი პროტოტიპირება ასევე ჩვეულებრივ გამოიყენება პროგრამული უზრუნველყოფის ინჟინერიაში, რათა გამოსცადონ ახალი ბიზნეს მოდელები და აპლიკაციების არქიტექტურა, როგორიცაა აერონავტიკა, ავტომობილები, ფინანსური მომსახურება, პროდუქტის განვითარება და ჯანდაცვა.აერონავტიკის დიზაინი და ინდუსტრიული გუნდები ეყრდნობიან პროტოტიპებს, რათა შექმნან ახალი AM მეთოდოლოგიები ინდუსტრიაში.SLA-ს გამოყენებით მათ შეუძლიათ სწრაფად შექმნან თავიანთი პროექტების მრავალი ვერსია რამდენიმე დღეში და დაიწყონ უფრო სწრაფად ტესტირება.სწრაფი პროტოტიპინგი საშუალებას აძლევს დიზაინერებს/დეველოპერებს წარმოადგინონ ზუსტი წარმოდგენა იმის შესახებ, თუ როგორ გამოვა მზა პროდუქტი, სანამ პროტოტიპში ძალიან დიდ დროს და ფულს დახარჯავს.3D ბეჭდვა, რომელიც გამოიყენება სწრაფი პროტოტიპისთვის, საშუალებას იძლევა განხორციელდეს სამრეწველო 3D ბეჭდვა.ამით თქვენ შეიძლება გქონდეთ ფართომასშტაბიანი ფორმები სათადარიგო ნაწილებისთვის, რომლებიც სწრაფად ამოტუმბავთ მოკლე დროში.

2. ისტორია
1970-იან წლებში ჯოზეფ ჰენრი კონდონმა და სხვებმა Bell Labs-ში შეიმუშავეს Unix Circuit Design System (UCDS), რომელიც ავტომატიზირებდა შრომატევადი და შეცდომებისადმი მიდრეკილ ამოცანას, ნახატების ხელით გადაქცევა მიკროსქემის დაფებზე კვლევისა და განვითარების მიზნით.

1980-იანი წლებისთვის აშშ-ს პოლიტიკის შემქმნელები და ინდუსტრიული მენეჯერები იძულებულნი გახდნენ გაითვალისწინონ, რომ ამერიკის დომინირება ჩარხ-ინსტრუმენტების წარმოების სფეროში აორთქლდა, რასაც ეწოდა ჩარხების კრიზისი.მრავალი პროექტი ცდილობდა შეეწინააღმდეგა ამ ტენდენციებს ტრადიციული CNC CAM ზონაში, რომელიც დაიწყო აშშ-ში.მოგვიანებით, როდესაც Rapid Prototyping Systems გამოვიდა ლაბორატორიებიდან კომერციალიზაციის მიზნით, გაირკვა, რომ განვითარება უკვე საერთაშორისო იყო და აშშ-ს სწრაფი პროტოტიპის კომპანიებს არ ექნებოდათ ფუფუნება დაეტოვებინათ ტყვია.ეროვნული სამეცნიერო ფონდი იყო აერონავტიკისა და კოსმოსის ეროვნული ადმინისტრაციის (NASA), აშშ-ს ენერგეტიკის დეპარტამენტის, აშშ-ს კომერციის დეპარტამენტის NIST-ის, აშშ-ს თავდაცვის დეპარტამენტის, თავდაცვის მოწინავე კვლევითი პროექტების სააგენტოს (DARPA) და ოფისის ქოლგა. Naval Research-მა კოორდინაცია გაუწია კვლევებს სტრატეგიული დამგეგმავების ინფორმირებისთვის მათი განხილვისას.ერთ-ერთი ასეთი მოხსენება იყო 1997 წლის სწრაფი პროტოტიპინგი ევროპაში და იაპონიაში პანელური ანგარიში, რომელშიც DTM Corporation-ის დამფუძნებელი ჯოზეფ ჯ. ბიმანი იძლევა ისტორიულ პერსპექტივას:

სწრაფი პროტოტიპების ტექნოლოგიის ფესვები შეიძლება მივიჩნიოთ პრაქტიკაში ტოპოგრაფიასა და ფოტოკულპტურაში.ტოპოგრაფიის ფარგლებში ბლანტერმა (1892) შემოგვთავაზა ფენიანი მეთოდი ყალიბის დასამზადებლად ამაღლებული რელიეფური ქაღალდის ტოპოგრაფიული რუქებისთვის. პროცესი მოიცავდა კონტურული ხაზების მოჭრას ფირფიტების სერიაზე, რომლებიც შემდეგ დაწყობილი იყო.Mitsubishi-ს მაცუბარამ (1974) შემოგვთავაზა ტოპოგრაფიული პროცესი ფოტო-გამკვრივებადი ფოტოპოლიმერული ფისით, რათა ჩამოყალიბდეს თხელი ფენები, რომლებიც დაწყობილია ჩამოსხმის ფორმის დასამზადებლად.PHOTOSCULPTURE იყო მე-19 საუკუნის ტექნიკა ობიექტების ზუსტი სამგანზომილებიანი ასლების შესაქმნელად.ყველაზე ცნობილი ფრანსუა ვილემ (1860) მოათავსა 24 კამერა წრიულ მასივში და ერთდროულად გადაიღო ობიექტი.შემდეგ თითოეული ფოტოს სილუეტი გამოიყენებოდა ასლის გამოსაკვეთად.მორიოკამ (1935, 1944) შეიმუშავა ჰიბრიდული ფოტოქანდაკება და ტოპოგრაფიული პროცესი სტრუქტურირებული სინათლის გამოყენებით ობიექტის კონტურული ხაზების ფოტოგრაფიულად შესაქმნელად.შემდეგ ხაზები შეიძლება გადაიზარდოს ფურცლებად და დაიჭრას და დააწყოს, ან დაპროექტდეს კვეთის მასალაზე.Munz (1956) პროცესმა გაამრავლა ობიექტის სამგანზომილებიანი გამოსახულება შერჩევითი გამოფენით, ფენა-ფენა, ფოტო ემულსია დაბლა დგუშზე.დამაგრების შემდეგ, მყარი გამჭვირვალე ცილინდრი შეიცავს ობიექტის სურათს.

- ჯოზეფ ჯ.ბიმანი
”სწრაფი პროტოტიპირების წარმოშობა - RP სათავეს იღებს მუდმივად მზარდი CAD ინდუსტრიიდან, უფრო კონკრეტულად, CAD-ის მყარი მოდელირების მხრიდან.სანამ მყარი მოდელირება დაინერგებოდა 1980-იანი წლების ბოლოს, სამგანზომილებიანი მოდელები შეიქმნა მავთულის ჩარჩოებით და ზედაპირებით.მაგრამ სანამ ნამდვილი მყარი მოდელირების შემუშავება არ შეიძლებოდა ისეთი ინოვაციური პროცესების განვითარება, როგორიცაა RP.ჩარლზ ჰალმა, რომელიც დაეხმარა 3D სისტემების შექმნას 1986 წელს, შეიმუშავა პირველი RP პროცესი.ეს პროცესი, რომელსაც სტერეოლითოგრაფიას უწოდებენ, აყალიბებს ობიექტებს გარკვეული ულტრაიისფერი სინათლისადმი მგრძნობიარე თხევადი ფისების თხელი თანმიმდევრული ფენების დამუშავებით დაბალი სიმძლავრის ლაზერით.RP-ის დანერგვით, CAD მყარი მოდელები შეიძლება მოულოდნელად გაცოცხლდეს.

ტექნოლოგიები, რომლებიც მოიხსენიება როგორც მყარი თავისუფალი ფორმის დამზადება, არის ის, რასაც ჩვენ დღეს ვაღიარებთ, როგორც სწრაფ პროტოტიპირებას, 3D ბეჭდვას ან დანამატის წარმოებას: Swainson (1977), Schwerzel (1984) მუშაობდნენ ფოტომგრძნობიარე პოლიმერის პოლიმერიზაციაზე ორი კომპიუტერით კონტროლირებადი ლაზერული სხივების გადაკვეთაზე.Ciraud-მა (1972) განიხილა მაგნიტოსტატიკური ან ელექტროსტატიკური დეპონირება ელექტრონული სხივით, ლაზერით ან პლაზმით აგლომერირებული ზედაპირის მოსაპირკეთებლად.ეს ყველაფერი იყო შემოთავაზებული, მაგრამ უცნობია აშენდა თუ არა სამუშაო მანქანები.ნაგოიას მუნიციპალური სამრეწველო კვლევითი ინსტიტუტის ჰიდეო კოდამა იყო პირველი, ვინც გამოაქვეყნა ანგარიში ფოტოპოლიმერული სწრაფი პროტოტიპის სისტემის გამოყენებით დამზადებული მყარი მოდელის შესახებ (1981).პირველი 3D სწრაფი პროტოტიპის სისტემა, რომელიც ეყრდნობოდა Fused Deposition Modeling-ს (FDM) გაკეთდა 1992 წლის აპრილში Stratasys-ის მიერ, მაგრამ პატენტი არ გამოქვეყნებულა 1992 წლის 9 ივნისამდე. Sanders Prototype, Inc-მა წარმოადგინა პირველი დესკტოპის ჭავლური 3D პრინტერი (3DP) გამოყენებით გამოგონება 1992 წლის 4 აგვისტოდან (ჰელინსკი), Modelmaker 6Pro 1993 წლის ბოლოს და შემდეგ უფრო დიდი სამრეწველო 3D პრინტერი, Modelmaker 2, 1997 წელს. ბაზარზე 1995 წელს. ჯერ კიდევ იმ ადრეულ თარიღში, ტექნოლოგია განიხილებოდა, როგორც ადგილი საწარმოო პრაქტიკაში.დაბალი გარჩევადობა, დაბალი სიმტკიცის გამომავალი მნიშვნელობა ჰქონდა დიზაინის გადამოწმებას, ყალიბის დამზადებას, წარმოების ჯიგებს და სხვა სფეროებს.შედეგები სტაბილურად მიიწევდა უფრო მაღალი სპეციფიკაციების გამოყენებისკენ.Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) დაიწყო, როგორც სწრაფი პროტოტიპის 3D ბეჭდვის მწარმოებელი Modelmaker 6Pro-ით, CAD მოდელების მსხვერპლშეწირული თერმოპლასტიკური შაბლონების შესაქმნელად, იყენებს Drop-On-Demand (DOD) ჭავლური ერთი საქშენის ტექნოლოგიას.

მუდმივად მიმდინარეობს ინოვაციების ძიება სიჩქარისა და მასობრივი წარმოების აპლიკაციებთან გამკლავების უნარის გასაუმჯობესებლად.დრამატული განვითარება, რომელსაც RP იზიარებს დაკავშირებულ CNC სფეროებთან, არის მაღალი დონის აპლიკაციების უფასო პროგრამული უზრუნველყოფა, რომელიც წარმოადგენს CAD-CAM ხელსაწყოების მთელ ჯაჭვს.ამან შექმნა დაბალი რეზოლუციის მოწყობილობების მწარმოებლების საზოგადოება.ჰობისტებმა ლაზერული ზემოქმედების მქონე მოწყობილობების უფრო მომთხოვნი დიზაინის შეჭრაც კი გააკეთეს

1993 წელს გამოქვეყნებული RP პროცესების ან წარმოების ტექნოლოგიების ყველაზე ადრეული სია დაიწერა მარშალ ბერნსმა და ძალიან საფუძვლიანად განმარტავს თითოეულ პროცესს.იგი ასევე ასახელებს რამდენიმე ტექნოლოგიას, რომლებიც წინამორბედები იყვნენ ქვემოთ მოცემულ სიაში.მაგალითად: Visual Impact Corporation-მა აწარმოა მხოლოდ პროტოტიპის პრინტერი ცვილის დეპონირებისთვის და ამის ნაცვლად პატენტის ლიცენზია მისცა Sanders Prototype, Inc-ს.BPM იყენებდა იგივე ჭავლებს და მასალებს.