द्रुत प्रोटोटाइप

चयनात्मक लेजर सिन्टेरिङ (SLS) को प्रयोग गरी द्रुत प्रोटोटाइपिङ मेसिन

थ्रीडी मोडेल काट्ने
र्‍यापिड प्रोटोटाइपिङ भनेको थ्री-डाइमेन्सनल कम्प्युटर एडेड डिजाइन (CAD) डाटा प्रयोग गरेर भौतिक भाग वा एसेम्बलीको स्केल मोडेल तुरुन्तै बनाउन प्रयोग गरिने प्रविधिहरूको समूह हो।भाग वा असेंबलीको निर्माण सामान्यतया थ्रीडी प्रिन्टिंग वा "एड्टिभ लेयर निर्माण" प्रविधि प्रयोग गरी गरिन्छ।

द्रुत प्रोटोटाइपको लागि पहिलो विधिहरू मध्य 1980 मा उपलब्ध भयो र मोडेल र प्रोटोटाइप भागहरू उत्पादन गर्न प्रयोग गरियो।आज, तिनीहरू अनुप्रयोगहरूको विस्तृत दायराको लागि प्रयोग गरिन्छ र अपेक्षाकृत सानो संख्यामा उत्पादन-गुणस्तरका भागहरू निर्माण गर्न प्रयोग गरिन्छ यदि सामान्य प्रतिकूल छोटो-रन अर्थशास्त्र बिना चाहिन्छ।यो अर्थतन्त्रले अनलाइन सेवा ब्यूरोहरूलाई प्रोत्साहित गरेको छ।आरपी टेक्नोलोजीको ऐतिहासिक सर्वेक्षणहरू 19 औं शताब्दीका मूर्तिकारहरूले प्रयोग गर्ने सिमुलक्रा उत्पादन प्रविधिहरूको छलफलबाट सुरु हुन्छ।केही आधुनिक मूर्तिकारहरूले प्रदर्शनी र विभिन्न वस्तुहरू उत्पादन गर्न सन्तान प्रविधि प्रयोग गर्छन्।डेटासेटबाट डिजाइनहरू पुन: उत्पादन गर्ने क्षमताले अधिकारका मुद्दाहरूलाई जन्म दिएको छ, किनकि यो अब एक-आयामी छविहरूबाट भोल्युमेट्रिक डेटा इन्टरपोलेट गर्न सम्भव छ।

सीएनसी घटाउने विधिहरू जस्तै, कम्प्युटर-सहायता-डिजाइन - कम्प्युटर-सहायता उत्पादन CAD -CAM कार्यप्रवाह परम्परागत द्रुत प्रोटोटाइप प्रक्रियामा ज्यामितीय डेटाको सिर्जनाबाट सुरु हुन्छ, या त CAD वर्कस्टेशन प्रयोग गरेर 3D ठोस रूपमा, वा 2D स्लाइसहरू प्रयोग गरेर। स्क्यानिङ उपकरण।द्रुत प्रोटोटाइपिङको लागि यो डेटा एक मान्य ज्यामितीय मोडेल प्रतिनिधित्व गर्नुपर्छ;अर्थात्, जसको सिमाना सतहहरूले एक सीमित मात्रालाई घेरेको छ, भित्री भागलाई खुला गर्ने कुनै प्वालहरू हुँदैनन्, र आफैंमा पछाडि नहोस्।अर्को शब्दमा, वस्तुमा "भित्र" हुनुपर्छ।मोडेल मान्य हुन्छ यदि 3D स्पेसमा प्रत्येक बिन्दुको लागि कम्प्युटरले विशिष्ट रूपमा निर्धारण गर्न सक्छ कि त्यो बिन्दु मोडेलको सीमा सतह भित्र, भित्र वा बाहिर छ।CAD पोस्ट-प्रोसेसरहरूले अनुप्रयोग विक्रेताहरूको आन्तरिक CAD ज्यामितीय फारमहरू (जस्तै, B-splines) सरलीकृत गणितीय फारमको साथ अनुमानित गर्नेछन्, जुन बदलीमा एक निर्दिष्ट डेटा ढाँचामा व्यक्त गरिन्छ जुन additive निर्माणमा एक सामान्य विशेषता हो: STL फाइल ढाँचा, ठोस ज्यामितीय मोडेलहरू SFF मेसिनहरूमा स्थानान्तरण गर्नको लागि वास्तविक मानक।

वास्तविक SFF, द्रुत प्रोटोटाइपिङ, थ्रीडी प्रिन्टिङ वा थप उत्पादन संयन्त्र चलाउन आवश्यक गति नियन्त्रण ट्र्याजेक्टोरीहरू प्राप्त गर्न, तयार गरिएको ज्यामितीय मोडेललाई सामान्यतया तहहरूमा काटिन्छ, र स्लाइसहरूलाई रेखाहरूमा स्क्यान गरिन्छ (उत्पादन गर्न प्रयोग गरिने "2D रेखाचित्र" उत्पादन गर्ने। CNC को टूलपाथमा जस्तै ट्र्याजेक्टोरी), लेयर-टू-लेयर भौतिक निर्माण प्रक्रियालाई उल्टो नक्कल गर्दै।

1. आवेदन क्षेत्रहरू
र्यापिड प्रोटोटाइपिंग सामान्यतया सफ्टवेयर इन्जिनियरिङ्मा नयाँ व्यापार मोडेलहरू र एरोस्पेस, अटोमोटिभ, वित्तीय सेवाहरू, उत्पादन विकास, र स्वास्थ्य सेवा जस्ता अनुप्रयोग आर्किटेक्चरहरू प्रयास गर्न प्रयोग गरिन्छ।एयरोस्पेस डिजाइन र औद्योगिक टोलीहरू उद्योगमा नयाँ AM विधिहरू सिर्जना गर्न प्रोटोटाइपिङमा भर पर्छन्।SLA प्रयोग गरेर तिनीहरूले केही दिनमा आफ्नो परियोजनाहरूको धेरै संस्करणहरू तुरुन्तै बनाउन सक्छन् र छिटो परीक्षण सुरु गर्न सक्छन्।र्‍यापिड प्रोटोटाइपले डिजाइनर/विकासकर्ताहरूलाई प्रोटोटाइपमा धेरै समय र पैसा राख्नु अघि कसरी समाप्त उत्पादन बाहिर निस्कन्छ भन्ने सही विचार प्रदान गर्न अनुमति दिन्छ।र्‍यापिड प्रोटोटाइपिङका लागि प्रयोग भइरहेको थ्रीडी प्रिन्टिङले औद्योगिक थ्रीडी प्रिन्टिङ गर्न अनुमति दिन्छ।यससँग, तपाईंसँग स्पेयर पार्ट्सहरूका लागि ठूला-ठूला मोल्डहरू छोटो अवधिमा छिटो बाहिर निकाल्न सकिन्छ।

2. इतिहास
1970 को दशकमा, बेल ल्याबहरूमा जोसेफ हेनरी कोन्डन र अन्यहरूले अनुसन्धान र विकासको उद्देश्यका लागि सर्किट बोर्डहरू निर्माण गर्न रेखाचित्रहरूलाई म्यानुअल रूपमा रूपान्तरण गर्ने श्रमसाध्य र त्रुटि-प्रवण कार्यलाई स्वचालित गर्दै, युनिक्स सर्किट डिजाइन प्रणाली (UCDS) को विकास गरे।

1980 को दशकमा, अमेरिकी नीति निर्माताहरू र औद्योगिक प्रबन्धकहरूले मेसिन उपकरण निर्माणको क्षेत्रमा अमेरिकाको प्रभुत्व वाष्पीकरण भएको नोट लिन बाध्य भए, जसलाई मेसिन उपकरण संकट भनिन्छ।अमेरिकामा सुरु भएको परम्परागत सीएनसी सीएएम क्षेत्रमा यी प्रवृतिहरूलाई काउन्टर गर्न धेरै परियोजनाहरूले प्रयास गरे।पछि जब र्यापिड प्रोटोटाइपिङ प्रणालीहरू प्रयोगशालाहरूबाट बाहिर व्यावसायीकरण गर्न सरे, यो मान्यता प्राप्त भयो कि विकासहरू पहिले नै अन्तर्राष्ट्रिय थिए र यूएस द्रुत प्रोटोटाइपिङ कम्पनीहरूले नेतृत्वलाई टाढा जान दिने लक्जरी पाउने छैनन्।नेशनल साइन्स फाउन्डेशन नेशनल एरोनटिक्स एन्ड स्पेस एडमिनिस्ट्रेशन (नासा), अमेरिकी ऊर्जा विभाग, यूएस डिपार्टमेन्ट अफ कमर्स एनआईएसटी, यूएस डिपार्टमेन्ट अफ डिफेन्स, डिफेन्स एडभान्स रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेन्सी (DARPA), र अफिस अफ अफिसको लागि छाता थियो। नेभल रिसर्चले रणनीतिक योजनाकारहरूलाई उनीहरूको विचार-विमर्शमा सूचित गर्न अध्ययनहरू समन्वित गर्यो।यस्तै एउटा रिपोर्ट 1997 Rapid Prototyping in Europe and Japan Panel Report थियो जसमा DTM Corporation का संस्थापक जोसेफ J. Beaman ले ऐतिहासिक परिप्रेक्ष्य प्रदान गर्दछ:

द्रुत प्रोटोटाइप टेक्नोलोजीको जरा टोपोग्राफी र फोटोस्ल्प्चरमा अभ्यासहरूमा पत्ता लगाउन सकिन्छ।टोपोग्राफी भित्र ब्लान्थर (१८९२) ले उठेको राहत पेपर टोपोग्राफिकल नक्साहरूको लागि मोल्ड बनाउनको लागि एक स्तरित विधि सुझाव दिए। प्रक्रियामा प्लेटहरूको श्रृंखलामा कन्टूर लाइनहरू काट्ने समावेश थियो जुन त्यसपछि स्ट्याक गरिएको थियो।मित्सुबिशीका मात्सुबारा (1974) ले कास्टिङ मोल्ड बनाउनका लागि पातलो तहहरू बनाउन फोटो-कठोर फोटोपोलिमर रेजिनको साथ टोपोग्राफिकल प्रक्रिया प्रस्ताव गरे।PHOTOSCULPTURE वस्तुहरूको सटीक त्रि-आयामी प्रतिकृतिहरू सिर्जना गर्न 19 औं शताब्दीको प्रविधि थियो।सबैभन्दा प्रसिद्ध फ्रान्कोइस विलेम (1860) ले 24 वटा क्यामेराहरू गोलाकार एरेमा राखे र एकै समयमा कुनै वस्तुको फोटो खिचे।प्रत्येक तस्बिरको सिल्हूट त्यसपछि प्रतिकृति कोर्न प्रयोग गरियो।मोरियोका (1935, 1944) ले एक हाइब्रिड फोटो मूर्तिकला र टोपोग्राफिक प्रक्रियालाई संरचित प्रकाश प्रयोग गरी फोटोग्राफिक रूपमा वस्तुको समोच्च रेखाहरू सिर्जना गर्न विकास गर्यो।त्यसपछि लाइनहरू पानाहरूमा विकास गर्न सकिन्छ र काट्न र स्ट्याक गर्न सकिन्छ, वा नक्काशीको लागि स्टक सामग्रीमा प्रक्षेपण गर्न सकिन्छ।मुन्ज (1956) प्रक्रियाले छनोट गर्ने पिस्टनमा छनोट गरी, तह-दर-स्तर, फोटो इमल्सन गरेर वस्तुको त्रि-आयामी छवि पुन: उत्पादन गर्‍यो।फिक्सिङ पछि, ठोस पारदर्शी सिलिन्डरले वस्तुको छवि समावेश गर्दछ।

- जोसेफ जे बीमन
"र्यापिड प्रोटोटाइपिङको उत्पत्ति - RP सधैं बढ्दो CAD उद्योगबाट उत्पन्न हुन्छ, विशेष गरी, CAD को ठोस मोडलिङ पक्ष।ठोस मोडलिङ 1980 को अन्त मा पेश गर्नु अघि, तीन-आयामी मोडेल तार फ्रेम र सतहहरु संग सिर्जना गरिएको थियो।तर साँचो ठोस मोडलिङको विकास नभएसम्म आरपी जस्ता नवीन प्रक्रियाहरू विकसित हुन सक्दैन।1986 मा 3D प्रणालीहरू फेला पार्न मद्दत गर्ने चार्ल्स हलले पहिलो RP प्रक्रिया विकास गरे।यो प्रक्रिया, जसलाई स्टेरियोलिथोग्राफी भनिन्छ, कम शक्ति लेजरको साथ निश्चित पराबैंगनी प्रकाश-संवेदनशील तरल रेजिनको पातलो लगातार तहहरू उपचार गरेर वस्तुहरू निर्माण गर्दछ।RP को परिचय संग, CAD ठोस मोडेलहरू अचानक जीवनमा आउन सक्छ।"

सोलिड फ्रीफर्म फेब्रिकेसन भनिने प्रविधिहरू जुन हामीले आज द्रुत प्रोटोटाइपिङ, थ्रीडी प्रिन्टिङ वा एडिटिभ निर्माणको रूपमा चिन्दछौं: स्वेनसन (1977), श्वर्जेल (1984) ले दुई कम्प्युटर नियन्त्रित लेजर बीमहरूको छेउमा फोटोसेन्सिटिभ पोलिमरको पोलिमराइजेशनमा काम गर्यो।Ciraud (1972) ले sintered सतह आवरण को लागी इलेक्ट्रोन बीम, लेजर वा प्लाज्मा संग म्याग्नेटोस्टेटिक वा इलेक्ट्रोस्टेटिक डिपोजिसन मानिन्छ।यी सबै प्रस्तावित थिए तर यो अज्ञात छ कि काम गर्ने मेसिनहरू निर्माण गरिएको थियो।नागोया म्युनिसिपल इन्डस्ट्रियल रिसर्च इन्स्टिच्युटका हिदेओ कोडामा फोटोपोलिमर र्यापिड प्रोटोटाइपिङ प्रणाली (1981) को प्रयोग गरेर बनाइएको ठोस मोडेलको खाता प्रकाशित गर्ने पहिलो व्यक्ति थिए।फ्युज्ड डिपोजिसन मोडलिङ (FDM) मा भर पर्ने पहिलो थ्रीडी द्रुत प्रोटोटाइपिङ प्रणाली अप्रिल १९९२ मा स्ट्राटासिसद्वारा बनाइएको थियो तर जुन ९, १९९२ सम्म प्याटेन्ट जारी भएन। Sanders Prototype, Inc ले पहिलो डेस्कटप इन्कजेट थ्रीडी प्रिन्टर (3DP) प्रयोग गरी प्रस्तुत गर्‍यो। अगस्ट ४, १९९२ (हेलिन्स्की) बाट आविष्कार, १९९३ को अन्त्यमा Modelmaker 6Pro र त्यसपछि ठूलो औद्योगिक 3D प्रिन्टर, Modelmaker 2, 1997 मा। Z-Corp ले MIT 3DP पाउडर बाइन्डिङ प्रयोग गरेर डाइरेक्ट शेल कास्टिङ (DSP) को आविष्कार 1993 मा गरेको थियो। 1995 मा बजार। त्यो प्रारम्भिक मितिमा पनि टेक्नोलोजीले उत्पादन अभ्यासमा स्थान पाएको थियो।कम रिजोलुसन, कम बल आउटपुटको डिजाइन प्रमाणीकरण, मोल्ड बनाउने, उत्पादन जिगहरू र अन्य क्षेत्रहरूमा मूल्य थियो।आउटपुटहरू उच्च विशिष्टता प्रयोगहरू तिर स्थिर रूपमा उन्नत भएका छन्।Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) ले ड्रप-अन-डिमान्ड (DOD) इन्कजेट एकल नोजल टेक्नोलोजी प्रयोग गरेर CAD मोडेलहरूको बलिदान थर्मोप्लास टिक ढाँचाहरू बनाउनको लागि Modelmaker 6Pro सँग र्‍यापिड प्रोटोटाइप 3D प्रिन्टिङ निर्माताको रूपमा सुरु गर्यो।

आविष्कारहरू निरन्तर खोजी भइरहेको छ, गति र ठूलो उत्पादन अनुप्रयोगहरूसँग सामना गर्ने क्षमता सुधार गर्न।एक नाटकीय विकास जुन RP ले सम्बन्धित CNC क्षेत्रहरूसँग साझेदारी गर्दछ उच्च स्तरका अनुप्रयोगहरूको फ्रीवेयर ओपन-सोर्सिङ हो जसले सम्पूर्ण CAD-CAM टूलचेन गठन गर्दछ।यसले कम रिजोल्युसन उपकरण निर्माताहरूको समुदाय सिर्जना गरेको छ।शौकहरूले अझ बढी माग गर्ने लेजर-प्रभावित यन्त्र डिजाइनहरू पनि बनाएका छन्

1993 मा प्रकाशित आरपी प्रक्रिया वा निर्माण टेक्नोलोजीहरूको प्रारम्भिक सूची मार्शल बर्न्स द्वारा लेखिएको थियो र प्रत्येक प्रक्रियालाई धेरै राम्ररी व्याख्या गर्दछ।यसले केही प्रविधिहरूलाई पनि नाम दिन्छ जुन तलको सूचीमा रहेका नामहरूको अग्रदूतहरू थिए।उदाहरणका लागि: भिजुअल इम्प्याक्ट कर्पोरेशनले मोम निक्षेपको लागि प्रोटोटाइप प्रिन्टर मात्र उत्पादन गर्‍यो र त्यसको सट्टा Sanders Prototype, Inc लाई प्याटेन्ट लाइसेन्स दियो।BPM ले समान इन्कजेट र सामग्री प्रयोग गर्यो।