El desarrollo del fabricante de prototipos

Rudgley M define la fabricación rápida como:"tecnología de fabricación para fabricar el producto práctico final mediante el método de fabricación aditiva", que utiliza tecnología de fabricación de prototipos para producir el producto deseado para la producción. La fabricación rápida es una dirección de desarrollo de la tecnología de creación rápida de prototipos, pero todavía hay muchas áreas para mejorar.

SLA, SLS, FDM son la tecnología principal para el fabricante de prototipos, y las características comunes de ellos son diferenciar la pieza en capas separadas y hacer las capas de forma independiente.

Geometría Compleja

La característica más tentadora de los productos de creación rápida de prototipos es que son casi ilimitados en términos de geometría. Con este proceso, se pueden producir artículos con gran independencia y libertad de geometría, como cóncavos invertidos, voladizos, de forma libre y varias formas geométricas básicas. Por ejemplo, el proceso SLS no requiere soportes y las piezas se pueden colocar en cualquier posición en la posición de mecanizado sin necesidad de una abrazadera, lo que significa que el SLS puede proporcionar posibilidades geométricas casi infinitas a la pieza de trabajo.

Por otro lado, se pueden fabricar varios productos, desde micro hasta grandes tamaños, con tecnología de creación rápida de prototipos. El tamaño del producto depende del proceso elegido:SLS, SLA y FDM se suelen utilizar para la fabricación de piezas de tamaño medio, por la ejecución del proceso y coste económico, así como por el rendimiento de piezas de gran tamaño. El tamaño de estos procesos es muy limitado cuando se trata de productos de gran tamaño.

Dado que la tecnología de creación rápida de prototipos de polímeros no requiere un molde similar al método de procesamiento convencional, el producto definido por el cliente fabricado mediante la creación rápida de prototipos es significativamente más económico que el proceso convencional. Esta característica, combinada con la geometría compleja que el producto puede lograr en conjunto, señala el camino hacia la creación rápida de prototipos en el campo médico. Al mismo tiempo, la alta flexibilidad geométrica también brinda la posibilidad de combinar RP con métodos de procesamiento tradicionales y se ha convertido rápidamente en una de las direcciones de desarrollo de la tecnología RP actual. Por ejemplo, la fabricación anterior de piezas largas y estrechas de paredes delgadas solo se podía hacer con el proceso EMD (Electro-Sparking), y ahora RP también puede proporcionar una solución completa para la fabricación de dichas piezas.

DLM e ingeniería inversa

Con el proceso de creación rápida de prototipos, se pueden fabricar fácilmente piezas con características (como cóncavas, esquinas internas afiladas, paredes largas y delgadas, etc.) que no se pueden mecanizar o que son difíciles de mecanizar con métodos de mecanizado convencionales. Al mismo tiempo, para que la tecnología RP funcione, los diseñadores deben repensar la forma en que diseñan las piezas para demostrar las características de diseño libre de estos procesos.

Vale la pena señalar que todas las preguntas anteriores sobre el diseño libre requieren un mayor desarrollo del software CAD profesional para la tecnología RP. La combinación de mejoras en las herramientas de diseño y cambios en los conceptos de diseño del diseñador pueden aprovechar el potencial de la tecnología RP.

Además de diseñar directamente el modelo del producto requerido, los ingenieros a menudo diseñan de acuerdo con el diseño físico existente, lo que se denomina ingeniería inversa. Las técnicas de detección rápida y reconstrucción CAD 3D proporcionan una forma de obtener modelos CAD directamente de objetos físicos.

Velocidad

La razón por la cual la tecnología RP se denomina "tecnología de creación rápida de prototipos" es que produce productos con un ciclo más corto que el procesamiento tradicional. La sensibilidad del RP al diseño es muy baja. Es decir, el grado de flexibilidad de la producción es alto, y el problema de la forma del producto apenas se considera en el momento de la fabricación, por lo que se ahorra mucho tiempo. En vista de esto, muchas empresas utilizan la tecnología RP para fabricar piezas de prueba de productos para comprender rápidamente el rendimiento y otros parámetros del producto.

Economía y otras limitaciones

Aunque la productividad de varios procesos de RP ha aumentado, no se han cumplido los requisitos de producción para la productividad de RP. Además, debido a la extrema desigualdad que puede proporcionar el proceso de RP, también conduce a una considerable exageración de pérdidas de equipos y materiales.

En la actualidad, aunque la tecnología RP tiene grandes ventajas en la creación de prototipos de productos y la producción de prueba de productos, el alto precio y la pérdida de material de los equipos y la diferencia de productividad con los procesos tradicionales limitan la fabricación a gran escala del proceso RP. Por supuesto, la economía es solo una de las razones por las que los procesos de RP rara vez se utilizan para fabricar piezas duraderas. Otros factores importantes son la resistencia del producto, el material, la repetibilidad del proceso, etc.

El desarrollo de la tecnología de fabricación de prototipos

En lo que respecta al desarrollo de la tecnología RP, aún existe una brecha entre los productos fabricados y los métodos de fabricación tradicionales en términos de rugosidad superficial, precisión, repetibilidad y calidad del producto. Se puede decir que el proceso de RP existente y la cadena de procesos deben pasar por un período de desarrollo para lograr una tecnología confiable y segura para lograr la precisión y calidad requerida por el proceso. El proceso RP mencionado anteriormente tiene casi la misma precisión (0,1-0,2 mm/100 mm) y rugosidad (Ra 5-20 μm), y la repetibilidad es relativamente baja. Se deben realizar mejoras adicionales desde el lado del diseño mecánico, que se pueden lograr a través de un sistema de retroalimentación técnica. Es previsible que para mejorar la calidad de los productos, se cuente con un equipo de proceso compuesto que combine proceso RP y proceso tradicional.

Desde la perspectiva de los equipos y materiales en sí, las principales líneas de investigación se centran en métodos de procesamiento, equipos de procesamiento, generadores láser y materiales, con el objetivo de mejorar la resistencia, la durabilidad y la precisión de los productos y el ciclo de los productos. En última instancia, estos estudios proporcionarán un poderoso impulso para la transición rápida de creación de prototipos a fabricación rápida.

En el campo de los componentes, la tecnología de impresión 3D se puede utilizar para producir rápidamente productos complejos. En el campo de la fabricación tradicional de automóviles, el desarrollo de piezas de automóviles a menudo requiere investigación, desarrollo y verificación a largo plazo. Desde la fase de I+D hasta la de prueba, también es necesario realizar un molde de pieza, que no solo es largo sino también costoso. Cuando hay un problema, modificar la estructura de la pieza, etc., también requiere el mismo ciclo largo. Y la tecnología de impresión 3D puede fabricar rápidamente piezas complejas. Cuando haya un problema en la prueba, modifique el archivo 3D y vuelva a imprimirlo para volver a probar. Se puede decir que la tecnología de impresión 3D hace que el desarrollo de futuras piezas sea más económico y eficiente.