Шуурхай загварчлал

Сонгомол лазер синтеринг (SLS) ашиглан хурдан загвар гаргах машин

3D загвар зүсэх
Rapid prototyping гэдэг нь гурван хэмжээст компьютерийн тусламжтай дизайн (CAD) өгөгдлийг ашиглан физик эд анги эсвэл угсралтын масштабын загварыг хурдан бүтээхэд ашигладаг бүлэг арга техник юм.Эд анги эсвэл угсралтын ажлыг ихэвчлэн 3D хэвлэх эсвэл "нэмэлт давхарга үйлдвэрлэх" технологийг ашиглан хийдэг.

Хурдан прототип хийх анхны аргууд нь 1980-аад оны дундуур гарч ирсэн бөгөөд загвар, эд анги үйлдвэрлэхэд ашиглагдаж байжээ.Өнөөдөр тэдгээрийг өргөн хүрээний хэрэглээнд ашиглаж байгаа бөгөөд хэрэв хүсвэл богино хугацааны эдийн засгийн ердийн таагүй нөхцөлгүйгээр үйлдвэрлэлийн чанартай эд ангиудыг харьцангуй цөөн тоогоор үйлдвэрлэхэд ашигладаг.Энэ эдийн засаг нь онлайн үйлчилгээний товчоонуудыг дэмжсэн.RP технологийн түүхэн судалгаа нь 19-р зууны уран барималчдын ашиглаж байсан симулакрын үйлдвэрлэлийн техникүүдийн талаар ярилцахаас эхэлдэг.Орчин үеийн зарим уран барималчид удамшлын технологийг ашиглан үзэсгэлэн, төрөл бүрийн объектуудыг хийдэг.Өгөгдлийн багцаас дизайныг хуулбарлах чадвар нь нэг хэмжээст зургуудаас эзлэхүүний өгөгдлийг интерполяци хийх боломжтой болсон тул эрхийн асуудлуудыг бий болгосон.

CNC хасах аргуудын нэгэн адил уламжлалт хурдацтай загварчлалын процесс дахь компьютерийн тусламжтай дизайн - компьютерийн тусламжтай үйлдвэрлэлийн CAD -CAM ажлын урсгал нь CAD ажлын станцыг ашиглан 3D хатуу хэлбэрээр эсвэл 2D зүсмэлүүдийг ашиглан геометрийн өгөгдлийг үүсгэхээс эхэлдэг. сканнердах төхөөрөмж.Прототипийг хурдан гаргахын тулд энэ өгөгдөл нь хүчинтэй геометрийн загварыг илэрхийлэх ёстой;тухайлбал, хилийн гадаргуу нь хязгаарлагдмал эзэлхүүнийг бүрхэж, дотор талыг ил гаргах нүхгүй, дахин нугалж болохгүй.Өөрөөр хэлбэл, объект нь "дотор талтай" байх ёстой.3 хэмжээст орон зайн цэг бүрийн хувьд тухайн цэг нь загварын хилийн гадаргуу дотор, дээр эсвэл гадна байгаа эсэхийг компьютер өвөрмөц байдлаар тодорхойлж чадвал загвар хүчинтэй болно.CAD-ийн дараах процессорууд програм үйлдвэрлэгчдийн дотоод CAD геометрийн хэлбэрийг (жишээ нь, B-splines) хялбаршуулсан математик хэлбэрээр ойртуулах бөгөөд энэ нь эргээд нэмэлт үйлдвэрлэлийн нийтлэг шинж чанар болох тодорхой өгөгдлийн форматаар илэрхийлэгддэг: STL файлын формат, хатуу геометрийн загварыг SFF машинд шилжүүлэх бодит стандарт.

Бодит SFF, хурдан загварчлал, 3D хэвлэх эсвэл нэмэлт үйлдвэрлэлийн механизмыг жолоодоход шаардлагатай хөдөлгөөнийг хянах траекторийг олж авахын тулд бэлтгэсэн геометрийн загварыг ихэвчлэн давхаргад хувааж, зүсмэлүүдийг шугам болгон сканнердаж ("2D зураг" гаргахад ашигладаг) CNC-ийн багажны зам шиг замнал), давхрага хоорондын физик бүтээх процессыг урвуу байдлаар дуурайлган.

1. Хэрэглэх талбар
Шуурхай загварчлалыг програм хангамжийн инженерчлэлд ихэвчлэн сансар огторгуй, автомашин, санхүүгийн үйлчилгээ, бүтээгдэхүүн хөгжүүлэлт, эрүүл мэнд зэрэг бизнесийн шинэ загвар, хэрэглээний архитектуруудыг турших зорилгоор ашигладаг.Сансрын дизайн, үйлдвэрлэлийн багууд салбартаа шинэ AM арга зүйг бий болгохын тулд прототип дээр тулгуурладаг.SLA-г ашигласнаар тэд хэдхэн хоногийн дотор төслийнхөө олон хувилбарыг хурдан хийж, илүү хурдан турших боломжтой.Rapid Prototyping нь загвар зохион бүтээгчид/хөгжүүлэгчдэд хэт их цаг хугацаа, мөнгө зарцуулахаас өмнө бэлэн бүтээгдэхүүн хэрхэн гарах талаар үнэн зөв ойлголт өгөх боломжийг олгодог.Rapid Prototyping хийхэд ашиглаж буй 3D хэвлэх нь аж үйлдвэрийн 3D хэвлэх боломжийг олгодог.Ингэснээр та сэлбэг хэрэгслийг богино хугацаанд хурдан шахаж гаргах том хэмжээтэй хэвтэй болно.

2. Түүх
1970-аад онд Жозеф Хенри Кондон болон Bell Labs-ийн бусад хүмүүс судалгаа, боловсруулалтын зорилгоор хэлхээний самбарыг гар аргаар хөрвүүлэх, гар аргаар зураг хөрвүүлэх зэрэг хүнд хэцүү, алдаа ихтэй ажлыг автоматжуулж, Unix Circuit Design System (UCDS) бүтээжээ.

1980-аад он гэхэд АНУ-ын бодлого боловсруулагчид болон аж үйлдвэрийн менежерүүд машин хэрэгслийн үйлдвэрлэлийн салбарт Америкийн ноёрхол ууршсаныг машин хэрэгслийн хямрал гэж нэрлэхээс өөр аргагүйд хүрсэн.Олон тооны төслүүд АНУ-д эхэлсэн уламжлалт CNC CAM талбайд эдгээр чиг хандлагыг эсэргүүцэхийг эрэлхийлсэн.Хожим нь Rapid Prototyping Systems нь лабораториосоо гарч арилжаанд ороход бүтээн байгуулалтууд нь аль хэдийн олон улсын түвшинд хүрсэн бөгөөд АНУ-ын хурдан загварчлалын компаниуд хар тугалга орхих тансаглалгүй гэдгийг хүлээн зөвшөөрсөн.Үндэсний Шинжлэх Ухааны Сан нь Үндэсний Аэронавтик, Сансар судлалын агентлаг (НАСА), АНУ-ын Эрчим хүчний яам, АНУ-ын Худалдааны яам NIST, АНУ-ын Батлан ​​хамгаалах яам, Батлан ​​хамгаалахын дэвшилтэт судалгааны төслүүдийн агентлаг (DARPA), АНУ-ын Сансар судлалын агентлагийн шүхэр байсан. Тэнгисийн цэргийн судалгаа нь стратеги төлөвлөгчдийг хэлэлцэх явцад мэдээлэх зорилгоор судалгааг зохицуулдаг.Ийм тайлангийн нэг нь DTM корпорацийн үүсгэн байгуулагч Жозеф Ж.Биаман 1997 онд гаргасан Европ болон Япон дахь шуурхай загварчлалын тайлан байв.

Түргэн загварчлалын технологийн үндэс нь топографи болон гэрэл зургийн уран баримал дахь практикуудаас улбаатай.Блантер (1892) ТОПОГРАФИЙН хүрээнд рельефийн цаасан байр зүйн газрын зурагт хөгц хийх давхрагатай аргыг санал болгосон. Энэ үйл явц нь хэд хэдэн хавтан дээр контурын шугамыг огтолж, дараа нь овоолсон байв.Мицубишигийн Мацубара (1974) зураг хатуужуулдаг фотополимер давирхайг ашиглан овоолсон нимгэн давхарга үүсгэхийн тулд цутгах хөгц хийх аргыг санал болгосон.ГЭРЭЛ ЗУРГИЙН БҮТЭЭЛ нь 19-р зууны үеийн объектуудын яг гурван хэмжээст хуулбарыг бүтээх арга техник юм.Хамгийн алдартай нь Франсуа Виллем (1860) 24 камерыг тойрог хэлбэрээр байрлуулж, нэгэн зэрэг объектын зургийг авчээ.Дараа нь зураг бүрийн дүрсийг хуулбарыг сийлэхэд ашигласан.Мориока (1935, 1944) объектын контурын шугамыг гэрэл зургийн аргаар үүсгэхийн тулд бүтэцлэгдсэн гэрлийг ашиглан эрлийз гэрэл зургийн баримал, байр зүйн процессыг боловсруулсан.Дараа нь шугамуудыг хуудас болгон боловсруулж, зүсэж, давхарлаж эсвэл сийлбэр хийх зориулалттай материал дээр гаргаж болно.Munz (1956) Процесс нь буулгах поршений фото эмульсийг давхаргаар нь сонгон ил гаргах замаар объектын гурван хэмжээст дүрсийг хуулбарласан.Зассаны дараа хатуу тунгалаг цилиндр нь объектын дүрсийг агуулдаг.

- Жозеф Ж. Биман
“Шуурхай загварчлалын гарал үүсэл – RP нь байнга өсөн нэмэгдэж буй CAD салбараас, ялангуяа CAD-ийн хатуу загварчлалын талаас үүдэлтэй.1980-аад оны сүүлээр хатуу загварчлалыг нэвтрүүлэхээс өмнө утсан хүрээ, гадаргуутай гурван хэмжээст загварууд бүтээгдсэн.Гэхдээ жинхэнэ хатуу загварчлалыг хөгжүүлэх хүртэл RP гэх мэт шинэлэг процессуудыг боловсруулж чадахгүй.1986 онд 3D системийг олоход тусалсан Чарльз Халл анхны RP процессыг боловсруулсан.Стереолитографи гэж нэрлэгддэг энэхүү процесс нь хэт ягаан туяанд мэдрэмтгий шингэн давирхайн нимгэн давхаргыг бага чадалтай лазераар хатааж объектуудыг бүтээдэг.RP-г нэвтрүүлснээр CAD хатуу загварууд гэнэт гарч ирж магадгүй юм."

Хатуу Freeform Fabrication гэж нэрлэдэг технологиуд нь өнөөдөр бид хурдан загварчлал, 3D хэвлэх эсвэл нэмэлт үйлдвэрлэл гэж хүлээн зөвшөөрч байгаа технологи юм: Swainson (1977), Schwerzel (1984) нар компьютерийн удирдлагатай лазер туяаны огтлолцол дээр гэрэл мэдрэмтгий полимерийг полимержуулах чиглэлээр ажилласан.Сирауд (1972) электрон туяа, лазер эсвэл плазмтай соронзон статик эсвэл электростатик хуримтлалыг шингэрүүлсэн гадаргуугийн бүрээсийг авч үзсэн.Эдгээрийг бүгдийг нь санал болгосон боловч ажлын машин барьсан эсэх нь тодорхойгүй байна.Нагоя хотын аж үйлдвэрийн судалгааны хүрээлэнгийн Хидео Кодама нь фотополимер хурдан загварчлалын системийг ашиглан үйлдвэрлэсэн хатуу загварын тухай тайланг анх нийтэлсэн (1981).Fused Deposition Modeling (FDM) дээр тулгуурласан хамгийн анхны 3D хурдан загварчлалын системийг Stratasys 1992 оны 4-р сард хийсэн боловч патент нь 1992 оны 6-р сарын 9 хүртэл гараагүй. Sanders Prototype, Inc анхны ширээний бэхэн 3D принтерийг (3DP) танилцуулав. 1992 оны 8-р сарын 4-ний өдрийн шинэ бүтээл (Helinski), 1993 оны сүүлээр Modelmaker 6Pro, дараа нь 1997 онд илүү том аж үйлдвэрийн 3D принтер болох Modelmaker 2. Z-Corp 1993 онд Шууд цутгах (DSP)-д зориулсан MIT 3DP нунтаг бэхэлгээг ашигласан. 1995 онд зах зээл. Тэр ч байтугай эрт үед технологи нь үйлдвэрлэлийн практикт байр сууриа эзэлдэг гэж үздэг.Нарийн нягтрал багатай, хүч чадал багатай гаралт нь дизайныг баталгаажуулах, хэв хийх, үйлдвэрлэх төхөөрөмж болон бусад салбарт чухал ач холбогдолтой байв.Гаралт нь илүү өндөр үзүүлэлттэй хэрэглээ рүү тогтвортой ахисаар ирсэн.Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) нь Drop-On-Demand (DOD) бэхэн дан хушууны технологийг ашигладаг CAD загваруудын термопластик загваруудыг гаргах зорилгоор Modelmaker 6Pro компанитай Rapid Prototype 3D Printing үйлдвэрлэгчээр эхэлсэн.

Хурд, масс үйлдвэрлэлийн хэрэглээг даван туулах чадварыг сайжруулахын тулд инновацийг байнга эрэлхийлж байдаг.RP-ийн холбогдох CNC хэсгүүдтэй хуваалцдаг гайхалтай хөгжил бол CAD-CAM хэрэгслийн бүхэл бүтэн сүлжээг бүрдүүлдэг өндөр түвшний програмуудыг үнэгүй нээлттэй эх үүсвэрээр хангах явдал юм.Энэ нь бага нарийвчлалтай төхөөрөмж үйлдвэрлэгчдийн нийгэмлэгийг бий болгосон.Хоббичид бүр илүү эрэлт хэрэгцээтэй лазерын нөлөөлөл бүхий төхөөрөмжийн загвар гаргахаар оролдсон

1993 онд хэвлэгдсэн RP процесс буюу үйлдвэрлэлийн технологийн хамгийн эртний жагсаалтыг Маршалл Бернс бичсэн бөгөөд үйл явц бүрийг маш нарийн тайлбарласан байдаг.Мөн доорх жагсаалтад байгаа нэрсийн урьдал байсан зарим технологиудыг нэрлэсэн.Жишээ нь: Visual Impact корпораци нь лав түрхэх зориулалттай принтерийн загвар үйлдвэрлэж, үүний оронд Sanders Prototype, Inc-д патент олгосон.BPM ижил бэхэн болон материалыг ашигласан.