Быстрое прототипирование относится к технологиям, которые позволяют быстрее создавать инженерные прототипы и продукты по сравнению с традиционными методами, такими как обработка с ЧПУ. Благодаря быстрым прототипам можно быстро выполнять итерации проектирования и тестирование. Это значительно ускоряет циклы разработки продукта. Давайте узнаем больше о быстром прототипировании и его применении в технике.

Что такое быстрое прототипирование?

Быстрое прототипирование — это группа методов, используемых для быстрого создания масштабной модели физической детали или сборки с использованием данных трехмерного компьютерного проектирования (САПР). При быстром прототипировании модель создается с помощью методов аддитивного производства, при которых слои материала накладываются последовательно до тех пор, пока модель не будет завершена. Это автоматизированный процесс изготовления, в отличие от методов ручного прототипирования.

Вводными данными для быстрого прототипирования является модель САПР, созданная в таких программах, как AutoCAD, SolidWorks, CATIA и т. д. Модель САПР преобразуется в тонкие горизонтальные сечения с помощью машины быстрого прототипирования. Затем слои строятся один за другим для создания окончательного прототипа. 3D-печать — одна из наиболее широко используемых технологий быстрого прототипирования.

Преимущества быстрого прототипирования

Вот некоторые из основных преимуществ использования быстрого прототипирования:

• Быстрая окупаемость: прототипы можно создать за часы или дни, а не за недели. Это ускоряет процесс проектирования продукта.
• Улучшенные конструкции: можно быстро протестировать несколько итераций конструкции. Это приводит к улучшению качества продукции.
• Снижение затрат: нет необходимости в дорогостоящих инструментах, таких как формы или штампы. Стоимость одной детали ниже.
• Настраиваемость: можно легко создавать сложные формы и элементы. Могут быть созданы полностью персонализированные продукты.
• Сокращение отходов: для создания прототипа используется только необходимое количество материала. Никакого фрезерования и резки блоков сырья.

Виды быстрого прототипирования

Существует два основных типа быстрого прототипирования:

Производство добавок

Это включает в себя создание прототипа путем добавления материала слой за слоем. 3D-печать, моделирование наплавлением (FDM), стереолитография (SLA), селективное лазерное спекание (SLS), производство ламинированных объектов (LOM) и электронно-лучевое плавление (EBM) — вот некоторые примеры быстрого прототипирования на основе аддитивного производства.

Субтрактивное производство

Здесь прототип изготавливается путем вырезания материала из цельного блока. Обработка на станках с ЧПУ является наиболее распространенной формой субтрактивного быстрого прототипирования. Блок материала фрезеруется с помощью фрезы, управляемой компьютером, для получения желаемой формы.

Применение быстрого прототипирования

Быстрое прототипирование дает значительные преимущества в нескольких отраслях, особенно:

Автоматизированная индустрия

Быстрые прототипы позволяют производителям автомобилей быстро тестировать концепции стиля и новые конструкции, чтобы оценить эстетику, эргономику и технологичность перед полноценным производством. Испытания аэродинамических форм в аэродинамической трубе также могут быть выполнены раньше.

Аэрокосмическая промышленность

Аэрокосмические компании используют быстрое прототипирование для проверки конструктивных идей деталей самолетов и космических аппаратов в моделируемых условиях эксплуатации. Это помогает быстрее находить недостатки и дорабатывать конструкции.

Медицинская промышленность

Используя данные сканирования пациента, можно быстро изготовить индивидуальные протезы, имплантаты и модели анатомии человека. Это способствует лучшей диагностике, предоперационному планированию и тестированию медицинского оборудования.

Будущее быстрого прототипирования

Достижения в области аддитивного производства позволяют быстро создавать прототипы с использованием большего количества материалов, таких как современные сплавы, керамика и композиты. Также будет расти гибридное производство, сочетающее аддитивные и субтрактивные методы. Другая тенденция — использование быстрых прототипов непосредственно в качестве готовых продуктов, а не просто в качестве проектных моделей. Поскольку технологии постоянно совершенствуются, быстрое прототипирование станет еще более полезным и широко распространенным в инженерных дисциплинах.

Таким образом, быстрое прототипирование использует САПР и аддитивное производство для ускорения разработки продукта по сравнению с традиционными методами прототипирования. Возможность быстро создавать и тестировать итерации дизайна приводит к улучшению продуктов в более короткие сроки. Быстрое прототипирование будет продолжать трансформировать инженерное проектирование и производство во многих отраслях.