O desenvolvimento do fabricante de protótipos

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Rudgley M define a manufatura rápida como:“tecnologia de fabricação para fabricar o produto final prático pelo método de manufatura aditiva”, que utiliza a tecnologia de fabricação de protótipos para produzir o produto desejado para produção. A fabricação rápida é uma direção de desenvolvimento da tecnologia de prototipagem rápida, mas ainda há muitas áreas para melhorias.

SLA, SLS, FDM são a principal tecnologia para o fabricante de protótipos, e as características comuns deles são separar a peça em camadas separadas e fazer as camadas de forma independente.

Geometria Complexa

A característica mais tentadora dos produtos de prototipagem rápida é que eles são quase ilimitados em termos de geometria. Com esse processo, podem ser produzidos artigos com grande independência e liberdade de geometria, como côncavo invertido, saliente, forma livre e diversas formas geométricas básicas. Por exemplo, o processo SLS não requer suportes, e as peças podem ser colocadas em qualquer posição na posição de usinagem sem a necessidade de um grampo, o que significa que o SLS pode fornecer possibilidades geométricas quase infinitas para a peça de trabalho.

Por outro lado, vários produtos de tamanhos micro a grandes podem ser fabricados com tecnologia de prototipagem rápida. O tamanho do produto depende da escolha do processo:SLS, SLA e FDM são normalmente utilizados para a fabricação de peças de médio porte, devido à execução do processo e custo econômico, além do desempenho de peças de grande porte. O tamanho desses processos é muito limitado quando se trata de grandes produtos.

Como a tecnologia de prototipagem rápida de polímeros não requer um molde semelhante ao método de processamento convencional, o produto definido pelo cliente fabricado por prototipagem rápida é significativamente mais econômico que o processo convencional. Esse recurso combinado com a geometria complexa que o produto pode alcançar apontam conjuntamente o caminho para a prototipagem rápida na área médica. Ao mesmo tempo, a alta flexibilidade geométrica também oferece a possibilidade de combinar RP com métodos tradicionais de processamento e se desenvolveu rapidamente em uma das direções de desenvolvimento da tecnologia RP atual. Por exemplo, a fabricação anterior de peças longas e estreitas de paredes finas só pode ser feita com o processo EMD (Electro-Sparking), e agora a RP também pode fornecer uma solução completa para a fabricação dessas peças.

DLM e engenharia reversa

Com o processo de prototipagem rápida, peças com características (como côncavas, cantos vivos internos, paredes longas e finas, etc.) que não podem ser usinadas ou difíceis de usinar com métodos convencionais de usinagem podem ser facilmente fabricadas. Ao mesmo tempo, para que a tecnologia RP funcione, os designers devem repensar a maneira como projetam as peças para demonstrar as características de design livre desses processos.

Vale a pena notar que todas as perguntas acima sobre design livre requerem desenvolvimento adicional de software CAD profissional para tecnologia RP. A combinação de melhorias nas ferramentas de design e mudanças nos conceitos de design do designer pode explorar o potencial da tecnologia RP.

Além de projetar diretamente o modelo do produto necessário, os engenheiros geralmente projetam de acordo com o projeto físico existente, o que é chamado de engenharia reversa. As técnicas de detecção rápida e reconstrução CAD 3D fornecem uma maneira de obter modelos CAD diretamente de objetos físicos.

Velocidade

A razão pela qual a tecnologia RP é chamada de “tecnologia de prototipagem rápida” é que ela produz produtos com um ciclo mais curto do que o processamento tradicional. A sensibilidade do RP ao projeto é muito baixa. Ou seja, o grau de flexibilidade da produção é alto e o problema de forma do produto dificilmente é considerado no momento da fabricação, economizando muito tempo. Diante disso, muitas empresas utilizam a tecnologia RP para fabricar peças de teste de produtos para entender rapidamente o desempenho e outros parâmetros do produto.

Economia e outras restrições

Embora a produtividade de vários processos de RP tenha aumentado, os requisitos de produção para produtividade de RP não foram atendidos. Além disso, devido à extrema desigualdade que o processo de RP pode proporcionar, também leva a um exagero considerável de perdas de equipamentos e materiais.

Atualmente, embora a tecnologia RP tenha grandes vantagens na prototipagem de produtos e na produção de testes de produtos, o alto preço e a perda de material dos equipamentos e a diferença de produtividade com os processos tradicionais limitam a fabricação em larga escala do processo RP. É claro que a economia é apenas uma das razões pelas quais os processos de RP raramente são usados ​​para fabricar peças de longa duração. Outros fatores importantes são a resistência do produto, o material, a repetibilidade do processo e assim por diante.

O desenvolvimento da tecnologia de fabricação de protótipos

No que diz respeito ao desenvolvimento da tecnologia RP, ainda existe uma lacuna entre os produtos fabricados e os métodos tradicionais de fabricação em termos de rugosidade superficial, precisão, repetibilidade e qualidade do produto. Pode-se dizer que o processo de RP existente e a cadeia de processos devem passar por um período de desenvolvimento para alcançar uma tecnologia confiável e segura para atingir a precisão e qualidade exigidas pelo processo. O processo RP mencionado acima tem quase a mesma precisão (0,1-0,2mm/100mm) e rugosidade (Ra 5-20μm), e a repetibilidade é relativamente baixa. Outras melhorias devem ser feitas do lado do projeto mecânico, o que pode ser alcançado por meio de um sistema de feedback técnico. Prevê-se que para melhorar a qualidade dos produtos, haja um equipamento de processo composto combinando o processo RP e o processo tradicional.

Do ponto de vista do próprio equipamento e materiais, as principais direções de pesquisa estão focadas em métodos de processamento, equipamentos de processamento, geradores de laser e materiais, visando melhorar a resistência, durabilidade e precisão dos produtos e o ciclo dos produtos. Esses estudos, em última análise, fornecerão um poderoso impulso para a rápida transição da prototipagem para a fabricação rápida.



No campo dos componentes, a tecnologia de impressão 3D pode ser usada para produzir rapidamente produtos complexos. No campo da fabricação tradicional de automóveis, o desenvolvimento de peças automotivas geralmente requer pesquisa, desenvolvimento e verificação de longo prazo. Da fase de P&D à fase de testes, também é necessário fazer um molde de peça, que não é apenas longo, mas também caro. Quando há um problema, modificar a estrutura da peça e assim por diante também requer o mesmo ciclo longo. E a tecnologia de impressão 3D pode fazer peças complexas rapidamente. Quando houver um problema no teste, modifique o arquivo 3D e reimprima-o para testar novamente. Pode-se dizer que a tecnologia de impressão 3D torna o desenvolvimento de peças futuras mais barato e eficiente.