Capítulo 1 : Prototipado rápido

A través de la utilización de datos tridimensionales de diseño asistido por computadora (CAD), la creación rápida de prototipos se refiere a una colección de técnicas que juntas permiten la fabricación rápida de un modelo a escala de una pieza física o ensamblaje.

El proceso de construcción del componente o ensamblaje se lleva a cabo normalmente mediante la utilización de la "fabricación aditiva de capas" o la tecnología de impresión 3D.

A mediados del año 1987, las primeras tecnologías para la creación rápida de prototipos se hicieron accesibles. Estos métodos se utilizaron para la producción de prototipos de piezas y modelos. Actualmente, se utilizan para una amplia variedad de aplicaciones y se pueden utilizar para fabricar componentes de calidad de producción en cantidades relativamente pequeñas si es necesario. Esto se logra sin la economía adversa normal a corto plazo que se asocia con el proceso. Las oficinas de servicios en línea se han fomentado como resultado de esta economía. A partir de las charlas sobre los procesos de fabricación de simulacros utilizados por los escultores en el siglo XIX, comienzan los estudios históricos de las tecnologías de imágenes generadas por ordenador. La tecnología de la progenie es utilizada por varios escultores contemporáneos para crear exposiciones y una variedad de cosas. A la luz del hecho de que ahora es posible interpolar datos volumétricos a partir de fotografías bidimensionales, la posibilidad de duplicar diseños a partir de un conjunto de datos ha dado lugar a debates sobre los derechos.

Al igual que con los métodos sustractivos CNC, el flujo de trabajo de diseño asistido por computadora - fabricación asistida por computadora CAD - CAM en el proceso tradicional de prototipo rápido comienza con el desarrollo de datos geométricos. Estos datos se pueden crear en forma de sólido 3D mediante el uso de una estación de trabajo CAD, o se pueden crear en forma de cortes 2D mediante el uso de un equipo de escaneo. Esta información debe ser representativa de un modelo geométrico legítimo para facilitar la creación rápida de prototipos. Más específicamente, las superficies límite del modelo deben rodear un volumen finito, no debe haber agujeros que expongan el interior y el modelo no debe plegarse sobre sí mismo. En otras palabras, la cosa debe tener un "interior". Si el ordenador es capaz de determinar, para cada punto en el espacio tridimensional, si ese punto se encuentra dentro, sobre o fuera de la superficie límite del modelo individualmente, entonces el modelo se considera válido. Los postprocesadores CAD aproximarán las formas geométricas CAD internas de los proveedores de aplicaciones, como las B-splines, utilizando una forma matemática simplificada. Esta forma, a su vez, se expresará en un formato de datos predeterminado, que es una característica que se ve con frecuencia en la fabricación aditiva: en el proceso de transmisión de modelos geométricos sólidos a máquinas SFF, el formato de archivo STL se ha convertido en el estándar generalmente aceptado.

El modelo geométrico preparado generalmente se corta en capas, y las cortes se escanean en líneas (produciendo un "dibujo 2D" que se utiliza para generar la trayectoria como en la trayectoria de la herramienta de CNC), imitando a la inversa el proceso de construcción física de capa a capa. Esto se hace con el fin de obtener las trayectorias de control de movimiento necesarias como medio para impulsar el SFF real, la creación rápida de prototipos, la impresión 3D o el mecanismo de fabricación aditiva. Se requiere una citación.

Además, la creación rápida de prototipos se utiliza con frecuencia en el campo de la ingeniería de software con el fin de probar nuevas arquitecturas de aplicaciones y modelos de negocio en una variedad de industrias, incluidas la aeroespacial, automotriz, servicios financieros, desarrollo de productos y atención médica. Los equipos industriales y de diseño de la industria aeroespacial confían en la creación de prototipos para desarrollar nuevos procesos de fabricación aditiva (AM) para la industria. Con la ayuda de SLA, pueden crear rápidamente varias versiones de sus proyectos en unos pocos días y comenzar a probarlos más rápidamente. Mediante el uso de prototipos rápidos, los diseñadores y desarrolladores pueden proporcionar un concepto preciso de cómo se verá el producto final antes de invertir una cantidad excesiva de tiempo y dinero en el prototipo. La utilización de la impresión 3D con el fin de crear prototipos rápidos hace posible que se lleve a cabo la impresión 3D industrial. Con esto, podría tener moldes a gran escala para piezas de repuesto que se producen rápidamente en un corto período de tiempo. Esto sería posible.

El Sistema de Diseño de Circuitos Unix (UCDS) fue desarrollado por Joseph Henry Condon y otras personas de Bell Labs en la década de 1970. Este sistema fue diseñado para automatizar la ardua y propensa a errores de la conversión manual de dibujos con el fin de producir placas de circuito para fines de investigación y desarrollo.

Cuando llegó la década de 1980, los responsables políticos y los gerentes industriales de los Estados Unidos tuvieron que reconocer que los Estados Unidos habían perdido su posición preeminente en el campo de la producción de máquinas herramienta, un fenómeno que llegó a conocerse como la crisis de las máquinas herramienta. Los Estados Unidos de América fueron el punto de partida de una serie de proyectos que tenían como objetivo revertir estas tendencias en el campo tradicional de CNC CAM. Más tarde, cuando los sistemas de prototipado rápido salieron de los laboratorios para ser comercializados, se entendió que las innovaciones ya eran multinacionales. También se sabía que las empresas de creación rápida de prototipos en los Estados Unidos no permitirían el lujo de permitir que se le escapara una pista. A través de la Fundación Nacional de Ciencias, la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA), el Departamento de Energía de los Estados Unidos, el Departamento de Comercio de los Estados Unidos, el Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST), el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) y la Oficina de Investigación Naval coordinaron proyectos para proporcionar a los planificadores estratégicos información que pudieran utilizar en sus deliberaciones. Uno de esos informes fue el Informe del Grupo de Expertos sobre la creación rápida de prototipos en Europa y el Japón, que se publicó en 1997. En este artículo, Joseph J. Beaman, fundador de DTM Corporation (mostrado con DTM RapidTool), ofrece una perspectiva histórica:

Las disciplinas de la topografía y la fotoescultura se pueden relacionar con los orígenes de la tecnología que se conoce como prototipado rápido. El campo de la topografía Con el propósito de crear un molde para mapas topográficos en papel en relieve en relieve, Blanther (1892) propuso un método que involucraba capas sucesivas. Para completar la operación, las curvas de nivel se cortaron en una serie de placas, que luego se apilaron antes de ser apiladas. Con el propósito de crear un molde de fundición, Matsubara (1974) de Mitsubishi propuso un enfoque topográfico que implicaría el uso de una resina de fotopolímero fotoendurecida para crear capas delgadas que se apilarían. El proceso de crear reproducciones tridimensionales perfectas de artículos se conocía como fotografía, y se desarrolló en el siglo XIX. A François Willeme, que estuvo activo en el año 1860, se le atribuye la colocación de 24 cámaras en un conjunto circular y la fotografía simultánea de un objeto de interés. Una vez obtenidas las siluetas de cada fotografía, se talló una réplica de las mismas. Morioka (1935, 1944) ideó un procedimiento híbrido de fotoescultura y topografía que utilizaba luz estructurada para formar gráficamente las líneas de contorno de un artículo. Este proceso se utilizó para hacer la foto escultura. Después de eso, las líneas pueden formarse en láminas, cortarse en rodajas y apilarse, o se pueden proyectar sobre material de stock con el propósito de tallar. Al exponer cuidadosamente una emulsión fotográfica en un pistón descendente capa por capa, el proceso de Munz (1956) pudo generar una representación tridimensional de un objeto. Una imagen del objeto está contenida dentro de un cilindro sólido transparente una vez que se ha completado la fijación. Los orígenes de la creación rápida de prototipos se remontan a la industria del diseño asistido por ordenador (CAD) en constante expansión y, más concretamente, al subcampo del modelado de sólidos del CAD. En los años previos a la introducción del modelado sólido a finales de la década de 1980, los modelos tridimensionales se construyeron utilizando marcos de alambre y superficies. Sin embargo, el desarrollo de nuevos procesos como el RP no sería posible hasta el advenimiento del modelado de sólidos completos. La primera técnica RP fue inventada por Charles Hull, quien jugó un papel decisivo en el establecimiento de los sistemas 3D en 1986. Mediante el uso de un láser de baja potencia para curar finas capas sucesivas de resinas líquidas sensibles a la luz ultravioleta, esta tecnología, que se conoce como estereolitografía, es capaz de construir objetos. Existía la posibilidad de que los modelos sólidos CAD cobraran vida repentinamente después de la introducción de RP.

Las tecnologías que actualmente se conocen como prototipado rápido, impresión 3D o fabricación aditiva son las mismas tecnologías que se conocen como Fabricación de Forma Libre Sólida: Durante los...