Быстрое прототипирование (Rapid Prototyping, RP) – это послойное построение физической модели (прототипа) в соответствии с геометрией CAD-модели.

Основное отличие этой технологии от традиционных методов изготовления моделей заключается в том, что модель создается не отделением материала от заготовки, а послойным наращиванием материала, составляющего модель, включая входящие в нее внутренние и даже подвижные части.

Процессы построения в значительной степени автоматизированы и позволяют получать качественные и сравнительно недорогие модели, затрачивая на их изготовление часы, а не дни и недели, как при использовании традиционных методов.

Модели, выполненные методом RP, могут изготавливаться из различных материалов (в зависимости от применяемой в оборудовании технологии): из специальных порошков, жидких смол, воска, пластиков, различных листовых материалов

 

МАТЕРИАЛЫ  

Процессы, использующие порошкообразные материалы, осуществляют скрепление частиц посредством спекания электронным пучком, лучом лазера или выборочным нанесением связующих компонентов.

Процессы, использующие жидкие расходные материалы, подразделяются на процессы отверждения фотополимера сканирующим лучом  лазера (точечный), методом маски (послойный), гибридный (струйная печать + УФ полимеризация).

Процессы, использующие твердые листовые материалы с термоклеевым слоем различаются по способу их резки – лазером или фрезой.

Процессы, использующие расплавленные твердые материалы, различаются способом нанесения материала на модель: каплями из струйной головки (воск), или нитью из фильерной головки (АБС-пластик, поликарбонат).

 

Порошковая технология Zprinter (3DP) 

 

Порошковая технология SLS (Selective Laser Sintering)

 

Жидкостная технология SLA (Stereo Lithography Apparatus)

 

Жидкостная технология DLP (Digital Light Processing) 

 

Жидкостная технология PolyJet

 

Твердотельная технология LOM (Laminated Object Manufacturing)

 

Твердотельная технология MJM (Multi Jet Modelling) 

 

Твердотельная технология FDM (Fused Deposition Modelling) 

Оборудование и технология американской фирмы Stratasys для быстрого изготовления моделей-прототипов.

 

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРОТОТИПИРОВАНИЯ

 

Позволяет быстро (в течение нескольких часов) без прессформы получить физический прототип пластмассовой детали, точно соответствующий трехмерной CAD-модели.

Прототипы используются для: оценки эргономики и внешнего вида; оценки функциональности; в качестве мастер-модели.

Установка работает в офисных условиях, не требует специальной лаборатории.

Процесс абсолютно безвреден для окружающей среды и оператора.

После окончания процесса моделирования изделие можно почти сразу использовать, поскольку не требуется его длительная последующая доработка.

Это принципиально отличает FDM от RP-технологий других фирм, в соответствии с которыми процесс доводки моделей требует значительных временных затрат и наличия лабораторий, оборудованных специальными системами вытяжки и охлаждения.

 

ПРИМЕРЫ ПРОТОТИПОВ РАЗЛИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ

 

 

 

 

Проверка функциональности деталей с использованием прототипов:

 

СХЕМА РАБОТЫ УСТАНОВКИ

 

Принцип создания моделей-прототипов по технологии FDM (Fused Deposition Modeling) заключается в послойной укладке расплавленной до полужидкого состояния полимерной нити в соответствии с геометрией математической модели детали, разработанной в системе CAD. 

Математическая модель передается в формате STL в специальное программное обеспечение Catalyst или Insight, которое позволит оператору оптимально ориентировать ее в рабочей зоне установки  и автоматически разбивает на горизонтальные слои.

Затем автоматически определяется необходимость применения поддерживающих элементов для нависающих частей модели.

Сгенерированные данные передаются на установку, и начинается процесс послойного создания модели.

 

 

 

 

 

 

 

ТЕХНОЛОГИЯ  WaterWorks

 

При построении модели-прототипа используется   так называемая поддержка, а после завершения процесса она легко отделяется от модели механическим способом или вымывается специальным водным раствором в ультразвуковой ванне.

Модель, изготовленная с применением этой технологии, называющейся WaterWorks, остается гладкой и чистой, без рисок и царапин, с сохранением мельчайших деталей.

Технология WaterWorks предоставляет неограниченные возможности для моделирования тонкостенных деталей и деталей со сложными внутренними полостями.

 

Использование воднорастворимого материала поддержки - технологии WaterWorks:

 

ФИНИШНАЯ ДОРАБОТКА ВНЕШНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРОТОТИПОВ

 

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ Catalyst

 

 

Программное обеспечение Catalyst для автоматического разбиения на слои и формирования поддержки:

 

ТИПОРАЗМЕРНЫЙ РЯД УСТАНОВОК

 

 

 

 

ТОЧНОСТЬ ПОСТРОЕНИЯ

 

 

Применение технологии быстрого прототипирования фирмы STRATASYS позволяет:

• Провести патентование и маркетинговые работы на ранней стадии создания изделия;
• Проверить конструкторскую идею без изготовления дорогостоящей оснастки;
• Сократить время и затраты на изготовление опытных образцов;
• Сократить затраты на изготовление оснастки;
• Сократить время выхода продукции на рынок;
• Получить реальные конкурентные преимущества.

 

Николай Михайлович Фаге
ООО Сенсор Текнолоджис

консультации: ООО «КОНУСС»