Pembuatan prototipe cepat

Mesin prototipe cepat menggunakan sintering laser selektif (SLS)

Pemotongan model 3D
Rapid prototyping adalah sekelompok teknik yang digunakan untuk dengan cepat membuat model skala dari bagian fisik atau rakitan menggunakan data desain berbantuan komputer (CAD) tiga dimensi.Konstruksi bagian atau rakitan biasanya dilakukan dengan menggunakan pencetakan 3D atau teknologi "manufaktur lapisan aditif".

Metode pertama untuk pembuatan prototipe cepat tersedia pada pertengahan 1980-an dan digunakan untuk memproduksi model dan bagian prototipe.Saat ini, mereka digunakan untuk berbagai aplikasi dan digunakan untuk memproduksi suku cadang berkualitas produksi dalam jumlah yang relatif kecil jika diinginkan tanpa tipikal ekonomi jangka pendek yang tidak menguntungkan.Ekonomi ini telah mendorong biro layanan online.Survei sejarah teknologi RP dimulai dengan diskusi tentang teknik produksi simulacra yang digunakan oleh pematung abad ke-19.Beberapa pematung modern menggunakan teknologi progeni untuk menghasilkan pameran dan berbagai objek.Kemampuan untuk mereproduksi desain dari kumpulan data telah menimbulkan masalah hak, karena sekarang dimungkinkan untuk menginterpolasi data volumetrik dari gambar satu dimensi.

Seperti halnya metode subtraktif CNC, desain berbantuan komputer – alur kerja CAD -CAM manufaktur berbantuan komputer dalam proses pembuatan prototipe cepat tradisional dimulai dengan pembuatan data geometris, baik sebagai padatan 3D menggunakan workstation CAD, atau potongan 2D menggunakan perangkat pemindaian.Untuk pembuatan prototipe cepat, data ini harus mewakili model geometris yang valid;yaitu, yang permukaan batasnya melingkupi volume yang terbatas, tidak mengandung lubang yang memperlihatkan interiornya, dan tidak terlipat ke belakang.Dengan kata lain, objek tersebut harus memiliki “bagian dalam”.Model valid jika untuk setiap titik dalam ruang 3D komputer dapat menentukan secara unik apakah titik tersebut terletak di dalam, di atas, atau di luar permukaan batas model.Post-prosesor CAD akan mendekati bentuk geometris CAD internal vendor aplikasi (misalnya, B-splines) dengan bentuk matematis yang disederhanakan, yang pada gilirannya dinyatakan dalam format data tertentu yang merupakan fitur umum dalam pembuatan aditif: format file STL, standar de facto untuk mentransfer model geometris padat ke mesin SFF.

Untuk mendapatkan lintasan kontrol gerak yang diperlukan untuk menggerakkan SFF aktual, pembuatan prototipe cepat, pencetakan 3D, atau mekanisme pembuatan aditif, model geometris yang disiapkan biasanya diiris menjadi beberapa lapisan, dan irisan tersebut dipindai menjadi garis (menghasilkan "gambar 2D" yang digunakan untuk menghasilkan lintasan seperti pada jalur alat CNC), meniru secara terbalik proses pembangunan fisik lapis demi lapis.

1. Area aplikasi
Pembuatan prototipe cepat juga biasa diterapkan dalam rekayasa perangkat lunak untuk mencoba model bisnis baru dan arsitektur aplikasi seperti Aerospace, Otomotif, Layanan Keuangan, Pengembangan Produk, dan Perawatan Kesehatan.Desain kedirgantaraan dan tim industri mengandalkan pembuatan prototipe untuk membuat metodologi AM baru di industri.Dengan menggunakan SLA, mereka dapat dengan cepat membuat beberapa versi proyek mereka dalam beberapa hari dan mulai menguji lebih cepat.Rapid Prototyping memungkinkan desainer/pengembang untuk memberikan ide yang akurat tentang bagaimana produk jadi akan berubah sebelum memasukkan terlalu banyak waktu dan uang ke dalam prototipe.Pencetakan 3D yang digunakan untuk Rapid Prototyping memungkinkan pencetakan 3D Industri dilakukan.Dengan ini, Anda dapat memiliki cetakan skala besar untuk suku cadang yang dipompa keluar dengan cepat dalam waktu singkat.

2. Sejarah
Pada tahun 1970-an, Joseph Henry Condon dan yang lainnya di Bell Labs mengembangkan Unix Circuit Design System (UCDS), mengotomatiskan tugas yang melelahkan dan rawan kesalahan untuk mengubah gambar secara manual menjadi papan sirkuit untuk tujuan penelitian dan pengembangan.

Pada tahun 1980-an, para pembuat kebijakan dan manajer industri AS terpaksa mencatat bahwa dominasi Amerika di bidang manufaktur peralatan mesin menguap, dalam apa yang disebut krisis peralatan mesin.Banyak proyek berusaha melawan tren ini di area CNC CAM tradisional, yang telah dimulai di AS.Kemudian ketika Rapid Prototyping Systems keluar dari laboratorium untuk dikomersialkan, diakui bahwa perkembangan sudah bersifat internasional dan perusahaan prototyping cepat AS tidak akan membiarkan petunjuk lolos begitu saja.National Science Foundation adalah payung untuk National Aeronautics and Space Administration (NASA), Departemen Energi AS, Departemen Perdagangan AS NIST, Departemen Pertahanan AS, Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), dan Office of Naval Research mengoordinasikan studi untuk menginformasikan perencana strategis dalam pertimbangan mereka.Salah satu laporan tersebut adalah 1997 Rapid Prototyping in Europe and Japan Panel Report di mana Joseph J. Beaman pendiri DTM Corporation memberikan perspektif sejarah:

Akar dari teknologi rapid prototyping dapat ditelusuri ke praktek topografi dan photosculpture.Dalam TOPOGRAFI Blanther (1892) menyarankan metode berlapis untuk membuat cetakan peta topografi kertas timbul. Prosesnya melibatkan pemotongan garis kontur pada serangkaian pelat yang kemudian ditumpuk.Matsubara (1974) dari Mitsubishi mengusulkan proses topografi dengan resin fotopolimer pengerasan foto untuk membentuk lapisan tipis yang ditumpuk untuk membuat cetakan pengecoran.PHOTOSCULPTURE adalah teknik abad ke-19 untuk membuat replika objek tiga dimensi yang tepat.Yang paling terkenal adalah Francois Willeme (1860) yang menempatkan 24 kamera dalam susunan melingkar dan sekaligus memotret sebuah objek.Siluet setiap foto kemudian digunakan untuk mengukir replika.Morioka (1935, 1944) mengembangkan patung foto hibrid dan proses topografi menggunakan cahaya terstruktur untuk secara fotografis membuat garis kontur suatu objek.Garis kemudian dapat dikembangkan menjadi lembaran dan dipotong dan ditumpuk, atau diproyeksikan ke bahan stok untuk ukiran.Proses Munz (1956) mereproduksi gambar tiga dimensi dari suatu objek dengan secara selektif mengekspos, lapis demi lapis, emulsi foto pada piston penurun.Setelah diperbaiki, silinder transparan padat berisi gambar objek.

—Joseph J.Beaman
“The Origins of Rapid Prototyping – RP berasal dari industri CAD yang terus berkembang, lebih khusus lagi, sisi pemodelan CAD yang solid.Sebelum pemodelan solid diperkenalkan pada akhir 1980-an, model tiga dimensi dibuat dengan bingkai dan permukaan kawat.Tetapi tidak sampai pengembangan pemodelan solid yang benar, proses inovatif seperti RP dapat dikembangkan.Charles Hull, yang membantu menemukan Sistem 3D pada tahun 1986, mengembangkan proses RP pertama.Proses ini, disebut stereolitografi, membangun objek dengan menyembuhkan lapisan tipis berturut-turut dari resin cair peka cahaya ultraviolet tertentu dengan laser berdaya rendah.Dengan diperkenalkannya RP, model solid CAD bisa tiba-tiba menjadi hidup”.

Teknologi yang disebut sebagai Pabrikasi Bentuk Bebas Padat adalah apa yang kita kenal sekarang sebagai pembuatan prototipe cepat, pencetakan 3D, atau pembuatan aditif: Swainson (1977), Schwerzel (1984) mengerjakan polimerisasi polimer fotosensitif di persimpangan dua sinar laser yang dikendalikan komputer.Ciraud (1972) menganggap deposisi magnetostatik atau elektrostatik dengan sinar elektron, laser atau plasma untuk kelongsong permukaan yang disinter.Ini semua diusulkan tetapi tidak diketahui apakah mesin yang berfungsi dibuat.Hideo Kodama dari Nagoya Municipal Industrial Research Institute adalah orang pertama yang menerbitkan akun model padat yang dibuat menggunakan sistem prototyping cepat photopolymer (1981).Sistem prototyping cepat 3D pertama yang mengandalkan Fused Deposition Modeling (FDM) dibuat pada April 1992 oleh Stratasys tetapi paten tidak dikeluarkan hingga 9 Juni 1992. Sanders Prototype, Inc memperkenalkan Printer 3D inkjet desktop pertama (3DP) menggunakan penemuan dari 4 Agustus 1992 (Helinski), Modelmaker 6Pro pada akhir 1993 dan kemudian printer 3D industri yang lebih besar, Modelmaker 2, pada tahun 1997. pasar pada tahun 1995. Bahkan pada tanggal awal itu, teknologi dipandang memiliki tempat dalam praktik manufaktur.Resolusi rendah, keluaran kekuatan rendah memiliki nilai dalam verifikasi desain, pembuatan cetakan, jig produksi, dan area lainnya.Output terus meningkat menuju penggunaan spesifikasi yang lebih tinggi.Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) dimulai sebagai produsen Rapid Prototyping 3D Printing dengan Modelmaker 6Pro untuk membuat pola Termoplastik pengorbanan model CAD menggunakan teknologi nozzle inkjet Drop-On-Demand (DOD).

Inovasi terus dicari, untuk meningkatkan kecepatan dan kemampuan mengatasi aplikasi produksi massal.Perkembangan dramatis yang dibagikan RP dengan area CNC terkait adalah sumber terbuka freeware dari aplikasi tingkat tinggi yang merupakan keseluruhan rantai alat CAD-CAM.Ini telah menciptakan komunitas produsen perangkat beresolusi rendah.Para penghobi bahkan telah terjun ke dalam desain perangkat dengan efek laser yang lebih menuntut

Daftar Proses RP atau Teknologi Fabrikasi paling awal yang diterbitkan pada tahun 1993 ditulis oleh Marshall Burns dan menjelaskan setiap proses dengan sangat teliti.Itu juga menyebutkan beberapa teknologi yang merupakan pendahulu dari nama-nama pada daftar di bawah ini.Sebagai Contoh: Visual Impact Corporation hanya memproduksi printer prototipe untuk pengendapan lilin dan kemudian melisensikan patennya ke Sanders Prototype, Inc.BPM menggunakan inkjet dan material yang sama.