Die Entwicklung des Prototypenherstellers

Rudgley M definiert Rapid Manufacturing als:„Fertigungstechnologie zur Herstellung des praktischen Endprodukts durch additive Fertigungsmethode“, bei der Prototypen-Fertigungstechnologie verwendet wird, um das gewünschte Produkt für die Produktion herzustellen. Rapid Manufacturing ist eine Entwicklungsrichtung der Rapid-Prototyping-Technologie, aber es gibt noch viele Bereiche für Verbesserungen.

SLA, SLS, FDM sind die Haupttechnologien für Prototypenhersteller, und die gemeinsamen Merkmale von ihnen bestehen darin, das Teil in separate Schichten zu unterteilen und die Schichten unabhängig zu machen.

Komplexe Geometrie

Das Verlockendste an Rapid-Prototyping-Produkten ist, dass sie in Bezug auf die Geometrie nahezu unbegrenzt sind. Mit diesem Verfahren können Artikel mit großer Unabhängigkeit und Geometriefreiheit hergestellt werden, wie umgekehrt konkav, überhängend, freie Form und verschiedene geometrische Grundformen. Beispielsweise erfordert das SLS-Verfahren keine Halterungen, und die Teile können ohne Spannvorrichtung in jeder Position in der Bearbeitungsposition platziert werden, was bedeutet, dass das SLS dem Werkstück nahezu unbegrenzte geometrische Möglichkeiten bietet.

Andererseits können mit der Rapid-Prototyping-Technologie verschiedene Produkte von Mikro- bis zu großen Größen hergestellt werden. Die Größe des Produkts hängt von der Wahl des Verfahrens ab:SLS, SLA und FDM werden aufgrund der Prozessausführung und der wirtschaftlichen Kosten sowie der Leistung großer Teile normalerweise für die Herstellung mittelgroßer Teile verwendet. Die Größe dieser Prozesse ist bei großen Produkten sehr begrenzt.

Da bei der Polymer-Rapid-Prototyping-Technologie keine Form wie beim konventionellen Verarbeitungsverfahren benötigt wird, ist das per Rapid Prototyping hergestellte kundendefinierte Produkt deutlich wirtschaftlicher als das konventionelle Verfahren. Diese Eigenschaft in Kombination mit der komplexen Geometrie, die das Produkt gemeinsam erreichen kann, weist den Weg zum Rapid Prototyping im medizinischen Bereich. Gleichzeitig bietet die geometrisch hohe Flexibilität auch die Möglichkeit, RP mit traditionellen Verarbeitungsverfahren zu kombinieren und hat sich schnell zu einer der Entwicklungsrichtungen der heutigen RP-Technologie entwickelt. Konnte beispielsweise die bisherige Herstellung von dünnwandigen Lang- und Schmalteilen nur mit dem EMD-Verfahren (Electro-Sparking) erfolgen, bietet RP jetzt auch eine Komplettlösung für die Herstellung solcher Teile an.

DLM &Reverse-Engineering

Mit dem Rapid-Prototyping-Prozess können Teile mit Merkmalen (wie konkave, scharfe Innenecken, lange, dünne Wände usw.), die mit herkömmlichen Bearbeitungsmethoden nicht oder nur schwer bearbeitet werden können, einfach hergestellt werden. Gleichzeitig müssen Designer, damit die RP-Technologie funktioniert, die Art und Weise überdenken, wie sie Teile entwerfen, um die freien Designmerkmale dieser Prozesse zu demonstrieren.

Es ist erwähnenswert, dass alle oben genannten Fragen zum freien Design eine Weiterentwicklung professioneller CAD-Software für die RP-Technologie erfordern. Die Kombination aus Verbesserungen der Designtools und Änderungen der Designkonzepte der Designer kann das Potenzial der RP-Technologie ausschöpfen.

Neben dem direkten Entwurf des Modells des erforderlichen Produkts entwerfen Ingenieure häufig nach dem vorhandenen physischen Design, was als Reverse Engineering bezeichnet wird. Techniken zur schnellen Erkennung und 3D-CAD-Rekonstruktion bieten eine Möglichkeit, CAD-Modelle direkt von physischen Objekten zu erhalten.

Schnelligkeit

Der Grund, warum die RP-Technologie als „Rapid-Prototyping-Technologie“ bezeichnet wird, ist, dass sie Produkte mit einem kürzeren Zyklus herstellt als die herkömmliche Verarbeitung. Die Empfindlichkeit des RP gegenüber dem Design ist sehr gering. Das heißt, der Flexibilitätsgrad der Produktion ist hoch, und das Formproblem des Produkts wird zum Zeitpunkt der Herstellung kaum berücksichtigt, wodurch viel Zeit gespart wird. Angesichts dessen verwenden viele Unternehmen die RP-Technologie, um Teststücke von Produkten herzustellen, um die Leistung und andere Parameter des Produkts schnell zu verstehen.

Wirtschaft und andere Einschränkungen

Obwohl die Produktivität verschiedener RP-Prozesse zugenommen hat, wurden die Produktionsanforderungen für die RP-Produktivität nicht erfüllt. Darüber hinaus führt das RP-Verfahren aufgrund der extremen Ungleichmäßigkeit, die es bieten kann, auch zu einer erheblichen Übertreibung von Ausrüstungs- und Materialverlusten.

Obwohl die RP-Technologie derzeit große Vorteile bei der Produktprototypisierung und der Produkttestproduktion bietet, schränken der hohe Preis und der Materialverlust der Ausrüstung und der Produktivitätsunterschied zu herkömmlichen Verfahren die Herstellung des RP-Prozesses in großem Maßstab ein. Natürlich ist die Wirtschaftlichkeit nur ein Grund, warum RP-Prozesse selten zur Herstellung langlebiger Teile verwendet werden. Weitere wichtige Faktoren sind Produktstärke, Material, Prozesswiederholbarkeit usw.

Die Entwicklung der Technologie zur Herstellung von Prototypen

Was die Entwicklung der RP-Technologie anbelangt, gibt es immer noch eine Lücke zwischen den hergestellten Produkten und den traditionellen Herstellungsmethoden in Bezug auf Oberflächenrauheit, Präzision, Wiederholbarkeit und Produktqualität. Es kann gesagt werden, dass der bestehende RP-Prozess und die Prozesskette eine Entwicklungsphase durchlaufen müssen, um eine zuverlässige und sichere Technologie zu erreichen, um die vom Prozess geforderte Präzision und Qualität zu erreichen. Der oben erwähnte RP-Prozess hat fast die gleiche Präzision (0,1–0,2 mm/100 mm) und Rauheit (Ra 5–20 μm), und die Wiederholbarkeit ist relativ gering. Weitere Verbesserungen sollten auf der Seite des mechanischen Designs vorgenommen werden, was durch ein technisches Feedback-System erreicht werden kann. Es ist absehbar, dass es zur Verbesserung der Produktqualität eine zusammengesetzte Prozessausrüstung geben wird, die den RP-Prozess und den traditionellen Prozess kombiniert.

Aus der Perspektive der Ausrüstung selbst und der Materialien konzentrieren sich die Hauptforschungsrichtungen auf Verarbeitungsmethoden, Verarbeitungsausrüstung, Lasergeneratoren und Materialien mit dem Ziel, die Festigkeit, Haltbarkeit und Präzision der Produkte sowie den Kreislauf der Produkte zu verbessern. Diese Studien werden letztendlich einen starken Impuls für den Übergang von Rapid Prototyping zu Rapid Manufacturing geben.

Im Bereich der Komponenten können mithilfe der 3D-Drucktechnologie komplexe Produkte schnell hergestellt werden. Im Bereich der traditionellen Automobilherstellung erfordert die Entwicklung von Automobilteilen oft langfristige Forschung und Entwicklung sowie Verifizierung. Von der F&E- bis zur Testphase ist es auch notwendig, eine Teilform herzustellen, was nicht nur langwierig, sondern auch kostspielig ist. Wenn es ein Problem gibt, erfordert das Ändern der Teilestruktur usw. ebenfalls den gleichen langen Zyklus. Und die 3D-Drucktechnologie kann schnell komplexe Teile herstellen. Wenn beim Test ein Problem auftritt, ändern Sie die 3D-Datei und drucken Sie sie erneut, um sie erneut zu testen. Man kann sagen, dass die 3D-Drucktechnologie die Entwicklung zukünftiger Teile billiger und effizienter macht.