Быстрое прототипирование

Для термина «Прототип» см. также другие значения.

Пластиковые стереолитографические модели рабочих колес для водометных движителей, изготовленные по ним восковые модели («восковки») и готовая металлическая отливка

Бы́строе прототипи́рование — технология быстрого «макетирования», быстрого создания опытных образцов или работающей модели системы для демонстрации заказчику или проверки возможности реализации. Прототип позже уточняется для получения конечного продукта.

Термин используется как в информационных технологиях для обозначения процесса быстрой разработки программного обеспечения (см. Прототипирование программного обеспечения), так и в технологиях, связанных с изготовлением физических прототипов деталей.

Быстрое прототипирование в изготовлении физических объектов

Примерно с начала 1980-х начали интенсивно развиваться технологии формирования трёхмерных объектов не путём удаления материала (точение, фрезерование, электроэрозионная обработка) или изменения формы заготовки (ковка, штамповка, прессовка), а путём постепенного наращивания (добавления) материала или изменения фазового состояния вещества в заданной области пространства. На данный момент значительного прогресса достигли технологии послойного формирования трёхмерных объектов по их компьютерным образам. Эти технологии известны под разными терминами, например, SFF (Solid Freeform Fabrication), FFFF (Fast Free Form Fabrication) или CARP (Computer Aided Rapid Prototyping), однако наибольшее распространение получили:

• стереолитография (STL — stereolithography);
• отверждение на твёрдом основании (SGC — Solid Ground Curing);
• нанесение термопластов, Моделирование методом наплавления (FDM — Fused Deposition Modeling);
• распыление термопластов (BPM — Ballistic Particle Manufacturing);
• лазерное спекание порошков (SLS — Selective Laser Sintering);
• моделирование при помощи склейки (LOM — Laminated Object Modeling);
• технология многосопельного моделирования (MJM Multi Jet Modeling);
• иммерсионные центры, или системы виртуальной реальности.

Все названные технологии предполагают наличие трёхмерной компьютерной модели детали. Большинство известных САПР обеспечивают экспорт моделей в стандартном для быстрого прототипирования формате STL.

Некоторые из установок БП называют трёхмерными принтерами.

Назначение

• Для оценки эргономики, визуализации, дизайна изделия.
• Для функциональной оценки изделия (проверка качества сборочных изделий, аэродинамических характеристик, практичности).
• Использование в качестве модели для дальнейшего применения в производстве (в качестве литейной формы, электроэрозионного инструмента и др).
• Изготовление запчастей для вооружения и военной техники в полевых условиях, а также оборудования на космической станции

Преимущества

• Сокращение длительности технической подготовки производства новой продукции в 2-4 раза.
• Снижение себестоимости продукции, особенно в мелкосерийном или единичном производстве в 2-3 раза.
• Значительное повышение гибкости производства.
• Повышение конкурентоспособности производства.
• Сквозное использование компьютерных технологий, интеграция с системами САПР.

Недостатки

• Относительно высокая цена установок и расходных материалов.
• Относительно низкая прочность моделей (в зависимости от материала).
• Время изготовления изделий

С течением времени недостатки постепенно устраняются — снижаются цены, увеличивается выбор технологий и материалов.

Специальные области применения

• инженерный анализ
• визуализация потоков
• медицина

Литература

• Зленко М.А., М.В. Нагайцев, В.М. Довбыш. Аддитивные технологии в машиностроении. — М.: ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ», 2015. — 219 с. — ISBN 0135-3152.

Ссылки

• Технологии быстрого прототипирования
• Worldwide Guide to Rapid Prototyping  (англ.)
• Александр Механик. Порошки избавляют от лишнего