Rapid Prototyping-Technologie: Entwicklung, Anwendungen & zukünftige Trends
Konzept definition: Techno logischer Sprung vom Prototyping zur schnellen Fertigung
Rapid Prototyping (RP) entstand in den 1980er Jahren. Sein Kern prinzip ist die Konstruktion drei dimensionaler fester Objekte auf der Grundlage der Methode der „ geschichteten Überlagerung “. Das markanteste Merkmal ist die Befreiung von der Abhängigkeit von Formen in der traditionellen Fertigung, wobei der gesamte Prozess von digitalen Modellen gesteuert wird. Als fortschritt liche Richtung von RP unter scheidet sich Rapid Manufac turing (RM) darin, dass es direkt auf die Herstellung von funktions fähigen End teilen abzielt-wie maßge schneiderte Kleinserien-Innenraum komponenten in der Automobili ndustrie und personal isierte Implantate im medizinischen Bereich-und nicht beschränkt auf die Prototypen überprüfung. Während sich ihre technischen Wege stark überschneiden, gibt es grundlegende Unterschiede in ihren Anwendungs zielen. Aus Sicht der aktuellen industriellen Praxis erfordert RM jedoch noch eine kontinuierliche Optimierung in Bezug auf die Produktions effizienz (z. g., einteilige Herstellungs zeit), Material leistung (e.g., langzeit alterung beständigkeit) und Kosten kontrolle (e.g., ausrüstung abschreibung allokation) in Kombination mit spezifischen Branchen szenarien.
Kerntechnologie-System: Merkmale und Entwicklung von Mainstream-Prozessen
Derzeit folgen die drei ausgereiftes ten RP-Technologien in industriellen Anwendungen alle der Logik der „ überlagerten Diskret isierung “, unterscheiden sich jedoch erheblich in der Material verträglich keit und Präzisions leistung. Die Auswahl in praktischen Anwendungen sollte auf spezifischen Szenarien basieren:
Stereo lithographie gerät (SLA): Verwendet flüssiges lichte mpfindliches Harz als Rohmaterial, das Punkt für Punkt durch ultravioletten Laser gehärtet wird. In praktischen Anwendungen können die ProX 800-Geräte von 3D Systems in Industrie qualität die Präzision innerhalb von ± 0,13mm (± 0,005 ″) stabil steuern und bei der Herstellung von Hausgeräte-Shell-Prototypen eine Oberflächen rauheit von Ra 2,0 bis 3,5 μm erreichen, sodass sie für Szenarien geeignet sind, die eine hohe Genauigkeit des Erscheinung bildes erfordern.
Selektives Lasers intern (SLS): Vor geschlagen von Professor C. R. Dechard von der University of Texas (USA) im Jahr 1989wurde es ursprünglich zur Bildung von Nylon pulver verwendet. Der Hauptvorteil dieses Prozesses besteht darin, dass nicht gesintertes Pulver auf natürliche Weise komplexe Strukturen tragen kann. Beispiels weise kann die EOS M 290-Ausrüstung bei der Versuchs produktion von Luft-und Raumfahrt komponenten Ti-6Al-4V Pulver sintern, um Kraftstoff düsen mit internen Strömungs kanälen direkt herzustellen, ohne dass dies erforderlich ist zusätzliches Unterstützung design, was zu einer nahezu unbegrenzten geometrischen Freiheit führt.
Fusionierte Ablagerung modellieren (FDM): Bildet Teile durch Extrudieren von Filamenten (z. B. ABS, PLA) durch eine beheizte Düse mit relativ geringen Geräte kosten. Am Beispiel der üblicher weise verwendeten Ultima ker S5-Ausrüstung in Prototypen qualität beträgt die Toleranz beim Drucken eines 300mm × 200mm × 100mm Kunststoff bauteils normaler weise ± 0,5% (mit einer unteren Grenze von ± 0,5mm), was sie besser geeignet macht für die Herstellung von Prototypen zur strukturellen Überprüfung. Für Szenarien mit hohen Präzisions anforderungen ist ein Nach polieren erforderlich.
In den letzten Jahren haben Hybrid prozesse die Begrenzung der Verwendung von Einzel materialien in traditionellen RP-Technologien schrittweise überwunden. Zum Beispiel integriert der FX10-Drucker von Mark forded Fused Filament Fabrication (FFF)-und Metal FFF-Verfahren-er druckt zuerst eine kohlenstoff faser verstärkte Kunststoff matrix über FFF, bettet dann Metall filamente ein und verarbeitet das Teil schließlich durch ein dreistufiges "Druck-Debinding-Sintern"-Methode. Dies ermöglicht die Herstellung von Luft-und Raumfahrt verbindern (z. B. UAV-Fahrwerks halterungen), die Festigkeit und leichte Eigenschaften kombinieren. Bei Anwendungen in einem Luftfahrt unternehmen in Shenzhen hat diese Art von Ausrüstung die integrierte Herstellung von Kleinserien komponenten (weniger als 50 Stück) realisiert, wodurch die Arbeits stunden im Vergleich zum traditionellen kombinierten Verfahren des „ Kunststoff drucks + Metall verarbeitung “um 40% reduziert wurden.
