Prototypeproductie Vooruitgang: High-Tech Rapid Productietechnieken

Rudgley M definieert rapid manufacturing als: "productietechnologie voor het produceren van het eind praktische product door additieve productiemethode", die prototype fabricagetechnologie gebruikt om het gewenste product voor productie te produceren. Rapid manufacturing is een ontwikkelingsrichting van rapid prototyping-technologie, maar er zijn nog veel gebieden voor verbetering.

SLA, SLS, FDM zijn de hoofdtechnologie voor prototypefabrikant, en de gemeenschappelijke kenmerken van hen zijn het discretiseren van het onderdeel in afzonderlijke lagen en de lagen onafhankelijk maken.

Complexe Geometrie

De meest verleidelijke functie van rapid prototyping producten is dat ze bijna oneindig zijn in termen van geometrie. Met dit proces kunnen artikelen met grote onafhankelijkheid en geometrisch vrijheid worden geproduceerd, zoals omgekeerde inktasting, overhangende, vrije vorm, en diverse basisgeometrische vormen. Bijvoorbeeld, het SLS-proces vereist geen beugels, en de onderdelen kunnen in elke positie in de bewerkingspositie worden geplaatst zonder de noodzaak voor een klem, wat betekent dat SLS bijna oneindige geometrische mogelijkheden aan het werkstuk kan bieden.

Aan de andere kant kunnen diverse producten van micro tot grote formaten worden geproduceerd met rapid prototyping-technologie. De grootte van het product hangt af van de keuze van proces: SLS, SLA en FDM worden meestal gebruikt voor de fabricage van middelgrote onderdelen, vanwege de procesuitvoering en economische kosten, alsook de prestaties van grote onderdelen. De grootte van deze processen is erg beperkt wanneer het gaat om grote producten.

Omdat de polymere rapid prototyping-technologie geen vorm vereist zoals de conventionele verwerkingsmethode, is het door de klant gedefinieerde product geproduceerd door rapid prototyping aanzienlijk economischer dan het conventionele proces. Deze functie gecombineerd met de complexe geometrie die het product kan bereiken, wijst samen de weg naar rapid prototyping in het medische veld. Tegelijkertijd biedt de geometrische hoge flexibiliteit ook de mogelijkheid om RP te combineren met traditionele verwerkingsmethoden, en heeft zich snel ontwikkeld tot een van de ontwikkelingsrichtingen van de huidige RP-technologie. Bijvoorbeeld, de eerdere fabricage van dunwandige lange en smalle onderdelen kon alleen worden gedaan met het EMD (Electro-Sparking) proces, en nu kan RP ook een complete oplossing bieden voor de fabricage van dergelijke onderdelen.

DLM & Omgekeerde Engineering

Met het rapid prototyping-proces kunnen onderdelen met kenmerken (zoals inktasting, binnenste scherpe hoeken, lange dunne wanden, etc.) die niet bewerkt of moeilijk te bewerken zijn met conventionele bewerkingsmethoden, gemakkelijk worden geproduceerd. Tegelijkertijd, om RP-technologie te laten werken, moeten ontwerpers de manier heroverwegen waarop ze onderdelen ontwerpen om de vrije ontwerpkenmerken van deze processen te demonstreren.

Het is de moeite waard om op te merken dat al de bovenstaande vragen over vrij ontwerp verdere ontwikkeling van professionele CAD-software voor RP-technologie vereisen. De combinatie van verbeteringen in ontwerptools en veranderingen in ontwerper ontwerpconcepten kan het potentieel van RP-technologie benutten.

Naast het direct ontwerpen van het model van het vereiste product, ontwerpen ingenieurs vaak volgens het bestaande fysieke ontwerp, wat omgekeerde engineering wordt genoemd. Rapid detectie en 3D CAD-reconstructietechnieken bieden een manier om CAD-modellen direct van fysieke objecten te verkrijgen.

Snelheid

De reden waarom RP-technologie "rapid prototyping-technologie" wordt genoemd is dat het producten produceert met een kortere cyclus dan traditionele verwerking. De gevoeligheid van RP voor het ontwerp is erg laag. Dat wil zeggen, de mate van productieflexibiliteit is hoog, en het vormprobleem van het product wordt nauwelijks overwogen op het moment van fabricage, wat veel tijd bespaart. In het licht hiervan gebruiken veel bedrijven RP-technologie om teststukken van producten te produceren om snel de prestaties en andere parameters van het product te begrijpen.

Economie & Andere Beperkingen

Hoewel de productiviteit van diverse RP-processen is toegenomen, zijn de productie-eisen voor RP-productiviteit niet vervuld. Daarnaast, door de extreme oneffenmatigheid die het RP-proces kan bieden, leidt het ook tot aanzienlijke overdreven apparatuur- en materiaalverliezen.

Op dit moment, hoewel RP-technologie grote voordelen heeft in productprototyping en productproefproductie, beperken de hoge prijs en materiaalverlies van apparatuur en het verschil in productiviteit met traditionele processen de grootschalige fabricage van RP-proces. Natuurlijk is economie maar één reden waarom RP-processen zelden gebruikt worden om langdurige onderdelen te maken. Andere grote factoren zijn productsterkte, materiaal, procesherhaalbaarheid, enz.

De Ontwikkeling Van Prototype Fabricagetechnologie

Wat de ontwikkeling van RP-technologie betreft, bestaat er nog een kloof tussen de geproduceerde producten en de traditionele fabricagemethoden in termen van oppervlakteruwheid, precisie, herhaalbaarheid en productkwaliteit. Het kan gezegd worden dat het bestaande RP-proces en procesketen een periode van ontwikkeling moeten doormaken om een betrouwbare en veilige technologie te bereiken om de precisie en kwaliteit te bereiken die door het proces vereist worden. Het hierboven genoemde RP-proces heeft bijna dezelfde precisie (0,1-0,2mm/100mm) en ruwheid (Ra 5-20µm), en de herhaalbaarheid is relatief laag. Verdere verbeteringen moeten worden gemaakt vanuit de mechanische ontwerkkant, wat bereikt kan worden door een technisch feedbacksysteem. Het is voorzienbaar dat om de productkwaliteit te verbeteren, er een samengesteld procesapparatuur zal zijn die RP-proces en traditioneel proces combineert.

Vanuit het perspectief van de apparatuur zelf en materialen, zijn de hoofdonderzoeksrichtingen gericht op verwerkingsmethoden, verwerkingsapparatuur, lasergeneratoren en materialen, met als doel de sterkte, duurzaamheid en precisie van de producten te verbeteren, en de cyclus van de producten. Deze studies zullen uiteindelijk een krachtige impuls geven voor de overgang van rapid prototyping naar rapid manufacturing.

In het veld van componenten kan 3D-printtechnologie gebruikt worden om snel complexe producten te produceren. In het veld van traditionele automobielproductie vereist de ontwikkeling van auto-onderdelen vaak langdurig onderzoek en ontwikkeling en verificatie. Van R&D tot de testfase is het ook nodig om een onderdeelveorm te maken, wat niet alleen lang is maar ook duur. Wanneer er een probleem is, het wijzigen van de onderdeelstructuur enz. vereist ook dezelfde lange cyclus. En 3D-printtechnologie kan snel complexe onderdelen maken. Wanneer er een probleem is in de test, wijzig het 3D-bestand en print opnieuw om opnieuw te testen. Het kan gezegd worden dat 3D-printtechnologie de ontwikkeling van toekomstige onderdelen goedkoper en efficiënter maakt.