Rapid Prototyping:van obscure technologie tot een reguliere service

Rapid prototyping:van obscure technologie tot een reguliere service

Niet dat lang geleden, beide rapid prototyping en rapid manufacturing leken sciencefictiontermen. Tegenwoordig worden ze allebei veel gebruikt en vormen ze een standaard manier om onderdelen op een snelle en kosteneffectieve manier te produceren.

Van 3D-printers tot lasermicrofabricagemachines, rapid prototyping heeft veel gangbare vormen aangenomen. De wiskundige concepten die tot deze technologie hebben geleid, zijn bedacht door professor Herb Voelker, die in de jaren zeventig informatica en solide modelleringsonderzoek deed en in de jaren tachtig werktuigmachines en numerieke computerprogrammering bestudeerde. De principes werden in de jaren negentig door Carl Deckard toegepast op een fabricagetechnisch, selectief lasersinteren. Zo begon het technologische evolutionaire pad dat leidde tot 3D-printen, lasermicrofabricage en snelle productprototyping.

Tot voor kort waren deze concepten onbekend bij het grote publiek. Tegenwoordig zijn eenvoudige 3D-printers verkrijgbaar in consumentenwinkels. President Barack Obama kondigde de capaciteiten, het revolutionaire potentieel en de beschikbaarheid van rapid prototyping-machines aan in zijn State of the Union-toespraak van 2013. De technologie is niet langer obscuur. Er bestaan ​​nu verschillende technieken, waaronder stereolithografie, CNC-bewerking, spuitgieten, het vormen van plaatstaal en extrusie van aluminium en kunststof, en nog veel meer.

Veel van de huidige processen hebben betrekking op een 3D-computer-aided-design (CAD)-model. Dit wordt vaak omgezet in een stereolithografiemodel en digitaal in dwarsdoorsneden gesneden. Gedetailleerde geometrie wordt gebruikt om deze lagen te analyseren en de gegevens te vertalen in mechanische acties die een fysiek object vormen.

Rapid prototyping stelt bedrijven in staat om de eerste iteraties van producten snel te ontwikkelen en te testen. Het concept is echter niet beperkt tot prototypes. Dankzij technieken als selectief lasersinteren, dat zeer nauwkeurig is, worden ook veel eindgebruiksproducten op deze manier gemaakt. Gereedschappen voor microbewerking en microfabricage worden verbeterd door femtoseconde lasers met hoge snelheid. Deze kunnen een heel klein gebied (zo klein als 1 micrometer) verwarmen en de omliggende gebieden niet veranderen. De ultrahoge precisie wordt verder ondersteund door complexe, gesynchroniseerde optische en motion control-systemen en gespecialiseerde software.

Technieken zoals ablatieve lasermicrobewerking zijn zo gerijpt dat ze geschikt zijn voor reguliere industriële productie. Rapid manufacturing wordt gebruikt om brandstofinjectorsproeiers en andere auto-onderdelen te maken, en OLED's voor consumentenelektronica. Microfabricage vindt ook in drie dimensies plaats. Additive micromanufacturing stelt ontwerpers in staat microstructuren laag voor laag te bouwen zonder materiaal van een vast object te verwijderen. Een efficiënter materiaalgebruik is dus mogelijk, en daar profiteren elektronica, biomedische en decoratieve structuurmakers van. Ook worden micro-elektromechanische systemen sneller geproduceerd.

Rapid prototyping en productie zijn daarom mainstream in de technologische, snelle wereld van vandaag. De tools om productief, efficiënt en concurrerend te zijn, zijn direct beschikbaar voor fabrikanten. Slechts tientallen jaren geleden begon het werk van experts dat leidde tot gestroomlijnde prototypingprocessen voor producten die tegenwoordig in veel industrieën worden gebruikt.