Быстрое прототипирование:от малоизвестной технологии к массовому сервису

Быстрое прототипирование:от малоизвестной технологии к массовому сервису

Не это давно, оба быстрое прототипирование и быстрое производство казались терминами научной фантастики. В настоящее время они широко используются и представляют собой стандартный способ быстрого и экономичного производства деталей.

От 3D-принтеров до лазерных машин для микрообработки быстрое прототипирование приобрело множество основных форм. Математические концепции, лежащие в основе этой технологии, были придуманы профессором Хербом Фолькером, который проводил исследования в области информатики и твердотельного моделирования в 1970-х годах и изучал станки и численное компьютерное программирование в 1980-х годах. Принципы были применены к технологическому селективному лазерному спеканию в 1990-х годах Карлом Декардом. Так начался технологический эволюционный путь, который привел к 3D-печати, лазерной микрофабрикации и быстрому прототипированию продуктов.

До недавнего времени эти понятия были незнакомы общественности. Сегодня простые 3D-принтеры доступны в потребительских магазинах. Президент Барак Обама провозгласил возможности, революционный потенциал и доступность машин для быстрого прототипирования в своем обращении к Конгрессу США в 2013 году. Технология перестала быть непонятной. В настоящее время существует несколько методов, включая стереолитографию, обработку с ЧПУ, литье под давлением, формование листового металла, экструзию алюминия и пластика и многое другое.

Многие современные процессы включают трехмерную модель автоматизированного проектирования (САПР). Это часто преобразуется в стереолитографическую модель и в цифровом виде нарезается на поперечные сечения. Детальная геометрия используется для анализа этих слоев и преобразования данных в механические действия, формирующие физический объект.

Быстрое прототипирование позволяет компаниям быстро разрабатывать и тестировать начальные версии продуктов. Концепция, однако, не ограничивается прототипами. Многие продукты для конечного использования также изготавливаются таким образом благодаря таким методам, как избирательное лазерное спекание, которое отличается высокой точностью. Инструменты микрообработки и микрообработки совершенствуются с помощью высокоскоростных фемтосекундных лазеров. Они могут нагревать очень небольшую площадь (всего 1 микрометр) и не изменять окружающие ее области. Сверхвысокой точности также способствуют сложные синхронизированные оптические системы и системы управления движением, а также специализированное программное обеспечение.

Такие методы, как абляционная лазерная микрообработка, настолько развились, что подходят для массового промышленного производства. Быстрое производство используется для изготовления форсунок топливных форсунок и других автомобильных деталей, а также органических светодиодов для бытовой электроники. Микропроизводство также происходит в трех измерениях. Аддитивное микропроизводство позволяет разработчикам создавать микроструктуры слой за слоем, не удаляя материал из твердого объекта. Таким образом, становится возможным более эффективное использование материалов, и от этого выигрывают производители электроники, биомедицины и декоративных конструкций. Микроэлектромеханические системы также производятся быстрее.

Таким образом, быстрое прототипирование и производство являются основным направлением в современном технологическом и быстро меняющемся мире. Инструменты для повышения производительности, эффективности и конкурентоспособности легко доступны производителям. Всего несколько десятилетий назад началась работа экспертов, которая привела к упрощению процессов прототипирования продуктов, используемых сегодня во многих отраслях.