Rapid Prototype-modellen uitgelegd:hoe ze werken en waarom ze ertoe doen

Een snel prototypemodel is doorgaans een plastic of metalen onderdeel dat is gemaakt op basis van een computertekening, waarmee een klant een product in ontwikkeling kan beoordelen. Vanaf het einde van de twintigste eeuw werd computersoftware ontwikkeld waarmee ontwerpers driedimensionale (3D) tekeningen konden maken. Parallelle ontwikkeling van apparatuur die fysieke structuren uit deze tekeningen kon creëren, leidde tot het bedrijf van snelle modellering.

Het ontwerpen van een onderdeel met behulp van 3D-software begint met een conceptuele tekening van een gewenst onderdeel. Een ontwerper kan met deze tekening een op software gebaseerd 3D-model maken, waarmee een onderdeel vanuit verschillende hoeken of oriëntaties kan worden bekeken. Deze software kan het onderdeel ook virtueel demonteren om een ​​klant te laten zien hoe de montage in een industriële installatie kan plaatsvinden. Softwareontwerp omvat vaak de mogelijkheid om het onderdeel onder verschillende stress- of impactomstandigheden te "testen" om defecten aan onderdelen of ontwerpfouten in te schatten.

De snelle ontwikkeling van prototypemodellen werd werkelijkheid met de introductie van 3D-printers. Aan het einde van de twintigste eeuw ontstonden er verschillende technologieën, maar ze waren allemaal gekoppeld aan de computer-aided design (CAD)-programma's die softwaremodellen creëerden. Alle 3D-printers gebruiken een techniek waarbij opeenvolgende lagen plastic of metaal achtereenvolgens worden opgebouwd om een ​​fysiek monster van het onderdeel te creëren.

Eén type printer gebruikte een fijn poeder in een printerkast. Computersoftware veranderde de tekening in duizenden uiterst fijne lagen, alsof de afbeelding extreem dun werd gesneden. De printer sproeide een chemisch bindmiddel over het poeder in de vorm van de onderste laag. Poeder werd vervolgens op deze laag gemengd en de platte bak een klein beetje neergelaten. Er werd een volgende laag bindmiddel en poeder toegevoegd, enzovoort, totdat er een 3D-onderdeel ontstond. Afhankelijk van de complexiteit van het onderdeel kan het zijn dat de printer dagen moet draaien om één monster te voltooien.

Een ander type snelle prototypemodelprinter gebruikte een smeltbaar plastic. Een mondstuk plaatste kleine puntjes van het gesmolten materiaal in opeenvolgende lagen op de printerlade om een ​​onderdeel op te bouwen. Deze onderdelen waren vaak direct vanuit de machine bruikbaar, omdat de lagen kunststof een stevig kunststof prototype vormden. Dit was een verbetering ten opzichte van sommige poederprinters, die onderdelen creëerden die wel hanteerbaar waren, maar die mogelijk niet sterk genoeg waren voor testen of daadwerkelijk gebruik.

Een proces genaamd metaalsinteren zou ook een snel prototypemodel kunnen creëren. Een metaal zoals aluminium of koper met een relatief laag smeltpunt zou op dezelfde manier in een 3D-printer kunnen worden gebruikt als een gesmolten plastic. Het afgewerkte metalen onderdeel had vaak geen verdere bewerking nodig en kon direct vanuit de machine worden gebruikt voor testen of verdere ontwikkeling.

Veel producten in de 21e eeuw zijn volledig ontworpen in CAD-software, waardoor het virtuele beeld een snel prototypemodel wordt, zonder dat er een fysiek monster hoeft te worden gemaakt. Dit werd gebruikelijk voor grote industriële machines, vliegtuigen en grote voertuigen zoals schepen. Veel onderdelen waren te groot om afzonderlijke prototypes te maken, of zouden de ontwikkeling van het eindproduct hebben vertraagd.

Ingenieurs ontwikkelden softwaretests die echte testomstandigheden konden simuleren, waardoor er geen prototypetests meer nodig waren. Het eerste commerciële vliegtuig werd eind 20e eeuw op deze manier ontworpen. Een commercieel straalvliegtuig werd volledig in een computer gebouwd, van een ontwerp rechtstreeks naar een vliegtuig dat geschikt was om te vliegen, zonder tussenliggende prototypes.

About Mechanics streeft ernaar nauwkeurige en betrouwbare informatie te verstrekken. We selecteren zorgvuldig gerenommeerde bronnen en hanteren een rigoureus proces van factchecking om aan de hoogste normen te voldoen. Lees ons redactionele proces voor meer informatie over onze toewijding aan nauwkeurigheid.