» SolidWorks Tomsk » Услуги » Быстрое прототипирование » Прототипирование

Прототипирование

Бы́строе прототипи́рование, сокр. БП — технология быстрого «макетирования», быстрого создания опытных образцов или работающей модели системы для демонстрации заказчику или проверки возможности реализации. Прототип позже уточняется для получения конечного продукта.

Термин используется как в информационных технологиях для обозначения процесса быстрой разработки программного обеспечения (см. RAD), так и в технологиях, связанных с изготовлением физических прототипов деталей.

Быстрое прототипирование в изготовлении физических объектов

Примерно с начала 1980-х начали интенсивно развиваться технологии формирования трёхмерных объектов не путём удаления материала (точение, фрезерование, электроэрозионная обработка) или изменения формы заготовки (ковка, штамповка, прессовка), а путём постепенного наращивания (добавления) материала или изменения фазового состояния вещества в заданной области пространства. На данный момент значительного прогресса достигли технологии послойного формирования трёхмерных объектов по их компьютерным образам. Эти технологии известны под разными терминами, например, SFF (Solid Freeform Fabrication), FFFF (Fast Free Form Fabrication) или CARP (Computer Aided Rapid Prototyping), однако наибольшее

  • стереолитография (STL — stereolithography);
  • отверждение на твёрдом основании (SGC — Solid Ground Curing);
  • нанесение термопластов (FDM — Fused Deposition Modeling);
  • распыление термопластов (BPM — Ballistic Particle Manufacturing);
  • лазерное спекание порошков (SLS — Selective Laser Sintering);
  • моделирование при помощи склейки (LOM — Laminated Object Modeling);
  • технология многосопельного моделирования (MJM Multi Jet Modeling)
  • Иммерсионные центры, или системы виртуальной реальности.

Все названные технологии предполагают наличие трёхмерной компьютерной модели детали. Большинство известных САПР обеспечивают экспорт моделей в стандартном для быстрого прототипирования формате STL.

Некоторые из установок БП называют трёхмерными принтерами.

Назначение БП

  • Для оценки эргономики, визуализации, дизайна изделия.
  • Для функциональной оценки изделия (проверка качества сборочных изделий, аэродинамических характеристик, практичности).
  • Использование в качестве модели для дальнейшего применения в производстве (в качестве литейной формы, электроэрозионного инструмента и др).

Преимущества технологий БП

  • Сокращение длительности технической подготовки производства новой продукции в 2-4 раза.
  • Снижение себестоимости продукции, особенно в мелкосерийном или единичном производстве в 2-3 раза.
  • Значительное повышение гибкости производства.
  • Повышение конкурентоспособности производства.
  • Сквозное использование компьютерных технологий, интеграция с системами САПР.

Недостатки технологий БП

  • Относительно высокая цена установок и расходных материалов.
  • Невысокая точность
  • Относительно низкая прочность моделей


Специальные области применения БП

  • инженерный анализ
  • визуализация потоков
  • медицина

3D-принтер — устройство, использующее метод создания физического объекта на основе виртуальной 3D-модели.

 Технология

3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого объекта.

Применяются две принципиальные технологии:

  • Лазерная
    1. Лазерная печать — ультрафиолетовый лазер постепенно, пиксель за пикселем, засвечивает жидкий фотополимер, либо фотополимер засвечивается ультрафиолетовой лампой через фотошаблон, меняющийся с новым слоем. При этом он затвердевает и превращается в достаточно прочный пластик
    2. Лазерное спекание — при этом лазер выжигает в порошке из легкосплавного пластика, слой за слоем, контур будущей детали. После этого лишний порошок стряхивается с готовой детали
    3. Ламинирование — деталь создаётся из большого количества слоёв рабочего материала, которые постепенно накладываются друг на друга и склеиваются, при этом лазер вырезает в каждом контур сечения будущей детали
  • Струйная
    1. Застывание материала при охлаждении — раздаточная головка выдавливает на охлаждаемую платформу-основу капли разогретого термопластика. Капли быстро застывают и слипаются друг с другом, формируя слои будущего объекта
    2. Полимеризация фотополимерного пластика под действием ультрафиолетовой лампы — способ похож на предыдущий, но пластик твердеет под действием ультрафиолета
    3. Склеивание или спекание порошкообразного материала — то же самое что и лазерное спекание, только порошок склеивается клеящим веществом, поступающим из специальной струйной головки. При этом можно воспроизвести окраску детали, используя связующие вещества различных цветов

 Применение технологии

  • Для быстрого прототипирования, то есть быстрого изготовления прототипов моделей и объектов для дальнейшей доводки. Уже на этапе проектирования можно кардинальным образом изменить конструкцию узла или объекта в целом. В инженерии такой подход способен существенно снизить затраты в производстве и освоении новой продукции.
  • Для быстрого производства — изготовление готовых деталей из материалов, поддерживаемых 3D-принтерами. Это отличное решение для малосерийного производства
  • Конструкция из прозрачного материала позволяет увидеть работу механизма «изнутри», что в частности было использовано инженерами Porsche при изучении тока масла в трансмиссии автомобиля ещё при разработке
  • Производство различных мелочей в домашних условиях
  • Производство сложных, массивных, прочных и главное недорогих систем. Например беспилотный самолёт Polecat компании Lockheed, большая часть деталей которого была изготовлена методом скоростной трёхмерной печати.
  • Перспективность данной технологии не может вызывать сомнений. К примеру разработки Университета Миссури, позволяющие наносить на специальный био-гель сгустки клеток заданного типа. Развитие данной технологии — выращивание полноценных органов.

 Приложения

После создания 3D-модели используются САПР или CAD-системы, поддерживающие управление 3D-печатью.

 Самовоспроизведение

До недавнего времени были научной фантастикой 3D-принтеры, которые могут воспроизводить детали собственной конструкции, то есть реплицировать сами себя. Сегодня это вполне осуществимо, и разработка такой машины ведётся проектом RepRap, причём информация о её конструкции распространяется по условиям лицензии GNU General Public License.

Проект первого в истории недорогого реплицирующегося (то есть способного воссоздать по крайней мере часть самого себя) трёхмерного принтера- RepRap активно реализуется в наши дни английскими конструкторами университета Бата. «Самая главная особенность RepRap состоит в том, что с самого начала он был задуман как реплицирующаяся система: принтер, который сам себя распечатывает» (Адриан Боуэр, один из сотрудников проекта RepRap).

Информация: http://ru.wikipedia.org



наверх
Для корреспонденции:
634050, г.Томск, пр.Ленина 30
НИ ТПУ, Институт Кибернетики
Кафедра АРМ
ВКонтакте
Месторасположение:
Учебный корпус №16 НИ ТПУ
ул. Тимакова, 12, офис 208
Информация:
Тел./факс: +7 (3822) 70-56-72
Мобильный: +7 961-888-6-555
E-mail: sotnikovn@mail.ru
ICQ: 388065258 [Николай]
Запись и оплата:
Тел./факс: +7 (3822) 70-50-02
Адрес:ул. Ленина,30 офис 324-6
Баринова Лариса Александровна
Яндекс.Метрика
CATALOG.METKA.RU
© 2011-2017 Авторизованный учебный центр SolidWorks Tomsk