¿Qué es la tecnología de creación rápida de prototipos?
Con la formación de la integración del mercado global, la competencia en la industria manufacturera es muy feroz y la velocidad del desarrollo de productos se ha convertido cada vez más en la principal contradicción de la competencia. En este caso, la capacidad de desarrollo rápido e independiente de productos (diseño rápido y herramientas y moldeo rápidos) se ha convertido en la base de la fortaleza de la competencia global en la industria manufacturera. Al mismo tiempo, para satisfacer las necesidades cambiantes de los usuarios, la industria manufacturera requiere que la tecnología de fabricación tenga una gran flexibilidad y pueda producir en lotes pequeños o incluso en piezas individuales sin aumentar el costo del producto. Por lo tanto, la velocidad del desarrollo de productos y la flexibilidad de la tecnología de fabricación se vuelven críticas.
Es en este contexto social que la tecnología de fabricación de prototipos rápidos (RPM, Rapid Prototyping Manufacturing) nació en los Estados Unidos a finales de la década de 1980 y pronto se expandió a Japón y Europa con un gran avance.
1. Principio de la tecnología de fabricación de prototipos rápidos
La tecnología de fabricación de prototipos rápidos es una tecnología integral que integra conformado de materiales, CAD, CNC, láser y otras tecnologías de sistemas integrados para prototipos físicos. fabricación.
El principio básico de la tecnología de creación rápida de prototipos es: sin moldes, herramientas ni herramientas, los materiales se acumulan (o superponen) en función de los datos jerárquicos del modelo CAD tridimensional para fabricar rápidamente una tecnología de formación digital. para prototipos de productos o piezas de cualquier complejidad, como se muestra en la Figura 2-65. La creación rápida de prototipos incluye principalmente las siguientes cuatro partes:
(1) Construcción del modelo de datos CAD de la pieza. Hay dos formas de construir un modelo de datos CAD tridimensional: ① Modelado tridimensional basado en la concepción. Los diseñadores utilizan varios sistemas de modelado CAD tridimensional, como Pro/E, UG, Solidworks, etc., para realizar el modelado sólido tridimensional de piezas, es decir, convertir el modelo conceptual de pieza concebido por los diseñadores en un CAD tridimensional. modelo de datos. ②Modelado tridimensional basado en datos de entidades. Los diseñadores utilizan máquinas de medición de coordenadas tridimensionales, escáneres láser, imágenes de resonancia magnética nuclear, imágenes sólidas y otros métodos para realizar cálculos inversos y cálculos en entidades tridimensionales y establecer modelos tridimensionales.
(2) Generación de archivos de conversión de datos. El sistema de modelado 3D convierte el modelo de datos CAD de la pieza en un archivo de datos que puede ser aceptado por el sistema de creación rápida de prototipos, como STL, IGES y otros archivos de formato. Los archivos STL son archivos formados discretizando las superficies internas y externas de un sólido tridimensional. Los archivos STL son fáciles de realizar cortes jerárquicos de modelos, por lo que se han convertido en el formato de archivo aceptado por la mayoría de los sistemas de creación de prototipos rápidos. Todos los sistemas de modelado CAD actuales también tienen la función de generar archivos STL para entidades tridimensionales.
Figura 2-65 Principio de la tecnología RPM
(3) Corte jerárquico del modelo. El modelo sólido tridimensional se corta en cortes bidimensionales a lo largo de una dirección determinada (generalmente a lo largo del eje z), es decir, se discretiza. El espesor de la lámina se puede seleccionar de acuerdo con la precisión de formación del sistema de creación rápida de prototipos, por ejemplo, 0,05 ~ 0,5 mm.
(4) Moldeo por acumulación rápida. Superponga ordenada y continuamente en forma de procesamiento plano para obtener una entidad tridimensional. Con el desarrollo de la tecnología RPM y la comprensión cada vez más profunda de la gente sobre esta tecnología, su connotación se está expandiendo gradualmente. En la actualidad, la tecnología de creación rápida de prototipos incluye todos los procesos de moldeo impulsados directamente por CAD, y la principal característica técnica es la velocidad de moldeo. La transferencia de materiales puede realizarse mediante adición o eliminación libre o una combinación de adición y eliminación.
Existen más de 30 procesos específicos de la tecnología PRM, entre ellos la fabricación de sólidos en capas (LOM), la sinterización selectiva por láser (SLS), el modelado por deposición fundida (FDM) y la estereolitografía (SAL). método bien comercializado.
A continuación se utiliza el modelado por deposición fundida (FDM) como ejemplo para presentar su método de proceso.
2 Método de proceso de modelado por deposición fundida
El modelado por deposición fundida (FDM, Modelado por deposición fundida) es la información geométrica determinada en función del modelo CAD. El material filamentoso se introduce en la boquilla. por el mecanismo de alimentación de alambre, y se utiliza un calentador en la boquilla para calentar el material filamentoso a un estado semifluido.
Bajo el control de la computadora, la boquilla se mueve a lo largo del perfil de la sección transversal y la trayectoria de llenado de la pieza de acuerdo con los parámetros de la capa, mientras aprieta y controla el flujo, de modo que el fluido viscoso se distribuya uniformemente en la capa de la sección transversal y acumulado capa por capa para crear un prototipo de la pieza. Su principio de funcionamiento se muestra en la Figura 2-66. La Figura 2-67 es la apariencia de una impresora 3D utilizando el diagrama esquemático del modelado por deposición fundida. La Figura 2-68 es el trabajo del modelado por deposición fundida. Incluye plásticos de ingeniería ABS, cera, polietileno, polipropileno, cerámica y nailon, etc.
Figura 2-66 Principio del modelado por deposición fundida
Figura 2-67 Apariencia de la impresora 3D
Figura 2-68 Trabajos FDM