Prototiparea rapida (Rapid Prototiping - RP) este fabricarea rapida a unei parti, a unui model sau a unui ansamblu fizic, folosind un proiect CAD (asistat de computer 3D). Crearea piesei, modelului sau ansamblului este de obicei finalizata folosind fabricarea aditivata sau mai des cunoscuta sub denumirea de imprimare 3D.
Atunci cand designul se potriveste indeaproape cu produsul finit propus, se spune ca este un prototip de fidelitate inalta, spre deosebire de un prototip de fidelitate scazuta, unde exista o diferenta majora intre prototip si produsul final.
Cum functioneaza prototipul rapid?
Prototiparea rapida (RP) include o varietate de tehnologii de fabricatie, desi majoritatea utilizeaza fabricarea aditivata stratificat. Cu toate acestea, alte tehnologii utilizate pentru RP includ prelucrarea cu viteza mare, turnarea, turnarea si extrudarea.
In timp ce fabricarea aditivata este cel mai obisnuit proces rapid de prototipare, alte procese mai conventionale pot fi, de asemenea, utilizate pentru a crea prototipuri.
Aceste procese pot fi:
- Subractive - prin care un bloc de material este sculptat pentru a produce forma dorita folosind frezare, slefuire sau strunjire.
- Compresiv - prin care un material semi-solid sau lichid este fortat in forma dorita inainte de a fi solidificat, cum ar fi cu turnarea, sinterizarea compresiva sau turnarea.
Care sunt diferitele tipuri de prototipuri rapide?
Stereolitografie (SLA) sau fotopolimerizare cu TV
Aceasta tehnica rapida si accesibila a fost prima metoda de succes a imprimarii 3D comerciale. Foloseste o baie de lichid fotosensibil care este solidificat strat cu strat folosind o lumina ultravioleta controlata de computer.
Sinterizare laser selectiva (SLS)
Folosit atat pentru prototipuri metalice, cat si pentru plastic, SLS foloseste un pat pulbere pentru a construi un prototip cu un strat simultan, folosind un laser pentru incalzirea si sinterizarea materialului praf. Cu toate acestea, rezistenta pieselor nu este la fel de buna ca in cazul SLA, in timp ce suprafata produsului finit este de obicei bruta si poate necesita o lucrare secundara pentru a o termina.
Modelare de depozitare fuzibila (FDM) sau Jetting Material
Acest proces ieftin, usor de utilizat, poate fi intalnit in majoritatea imprimantelor 3D de tip desktop non-industriale. Foloseste o bobina de filament termoplastic care este topit in interiorul unui recipient cu duza de imprimare inainte ca plasticul lichid rezultat sa fie asezat strat dupa strat, conform unui program de depunere a calculatorului. Desi rezultatele timpurii au avut, in general, o rezolutie slaba si au fost slabe, acest proces se imbunatateste rapid si este rapid si ieftin, ceea ce il face ideal pentru dezvoltarea de produse.
Toping cu laser selectiv (SLM) sau Fusion Bed Bed Powder
Adesea cunoscut sub denumirea de fuziunea patului de pulbere, acest proces este favorizat pentru realizarea unor parti complexe de inalta rezistenta. Topirea laser selectiva este frecvent utilizata de industriile aerospatiale, auto, de aparare si medicale. Acest procedeu de fuziune pe baza de pat de pulbere foloseste o pulbere fina de metal care este topita intr-un tip de strat pentru a construi fie un prototip, fie piese de productie folosind un laser cu putere mare sau un fascicul de electroni. Materialele SLM obisnuite utilizate in RP includ titan, aluminiu, otel inoxidabil si aliaje de crom cobalt.
Fabricarea obiectelor laminate (LOM) sau laminarea foilor
Acest proces ieftin este mai putin sofisticat decat SLM sau SLS, dar nu necesita conditii special controlate. LOM construieste o serie de straturi subtiri care au fost taiate cu exactitate cu grinzi laser sau cu un alt dispozitiv de taiere pentru a crea designul modelului CAD. Fiecare strat este livrat si lipit pe partea anterioara pana cand piesa este completa.
Prelucrare digitala a luminii (DLP)
Similar cu SLA, aceasta tehnica foloseste, de asemenea, polimerizarea rasinilor care sunt intarite folosind o sursa de lumina mai conventionala decat cu SLA. Desi este mai rapid si mai ieftin decat SLA, DLP necesita adesea utilizarea structurilor de asistenta si intarirea post-build.
O versiune alternativa a acesteia este Continuous Liquid Interface Production (CLIP), prin care partea este extrasa continuu dintr-o cuva, fara utilizarea straturilor. Pe masura ce partea este extrasa din cuva, traverseaza o bariera usoara care isi modifica configuratia pentru a crea modelul de sectiune dorit pe plastic.
Binder Jetting
Aceasta tehnica permite tiparirea uneia sau a mai multor parti simultan, desi piesele produse nu sunt la fel de puternice ca cele create cu SLS. Binder Jetting foloseste un pat de pulbere pe care duzele pulverizeaza picaturi micro-fine ale unui lichid pentru a lipi particulele de pulbere impreuna pentru a forma un strat al piesei.
Fiecare strat poate fi apoi compactat cu o rola inainte de punerea urmatorului strat de pulbere si procesul incepe din nou. Dupa finalizare, partea poate fi intarita intr-un cuptor pentru a arde agentul de legare si a fuziona pulberea intr-o parte coerenta.
Aplicatii
Designerii de produse folosesc acest proces pentru fabricarea rapida a pieselor reprezentative ale prototipului. Acest lucru poate ajuta vizualizarea, proiectarea si dezvoltarea procesului de fabricatie inainte de productia in masa.
Initial, prototiparea rapida a fost utilizata pentru a crea piese si modele la scara pentru industria auto, desi de atunci a fost preluata de o gama larga de aplicatii, in mai multe industrii, precum cea medicala si aerospatiala.
Instrumentul rapid este o alta aplicatie a RP, prin care o piesa, cum ar fi un mufa de injectie sau o pana senzor cu ultrasunete, este fabricata si utilizata ca unealta intr-un alt proces.